JP4164129B2 - Bacterial antigen-specific nucleic acid molecules and uses thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to nucleic acid molecules derived from; a gene encoding a transferase; or a gene encoding an enzyme for the transport or processing of a a polysaccharide or oligosaccharide unit, including a wzx gene or a wzy gene, or a gene with a similar function; the gene being involved in the synthesis of a particular bacterial polysaccharide antigen, wherein the sequence of the nucleic acid molecule is specific to the particular bacterial polysaccharide antigen. Polysaccharides to which the invention relates include O antigens. The invention also relates to methods of testing samples for the presence of one or more bacterial polysaccharide antigens, using the nucleic acid molecules of the invention, and to kits containing the nucleic acid molecules of the invention.

Description

技術分野
本発明はバクテリア多糖抗原、特にO抗原の合成を制御する遺伝子クラスターに位置する新規ヌクレオチド配列、ならびに特定多糖抗原(特にO抗原)を発現するバクテリアの検出およびこれらバクテリアの多糖抗原(特にO抗原)を同定するためのこれらヌクレオチド配列の用途に関する。
背景技術
腸内病原性大腸菌株がヒトの下痢および出血性大腸炎の原因であることは周知であり、溶血性尿毒症症候群および血栓性血小板減少性紫斑病を含む潜在的に生命の脅威である続発症へと導く。これら菌株のあるものは共通して家畜に見出されるものであり、ヒトへの感染は通常不適切に加工処理され汚染された食肉または乳製品の消費の結果である。リポ多糖類のO特異多糖成分(「O抗原」)は腸内病原性大腸菌株の主要毒性因子であることが知られている。
大腸菌O抗原は高度に多形性であり、この抗原については166種の異なる形状が明らかにされている;エウイング(Ewing, W. H.)[エドワードおよびエウイング(Edwards and Ewings)「腸内細菌の同定」エルスビアー、アムステルダム(1986)]は128種の異なるO抗原を検討しているが、ライアー(Lior H.)(1994)はその数を166に拡大している[「大腸菌の分類」、家畜動物およびヒトにおける大腸菌、31〜72頁、ガイルス(C. L. Gyles)編集、CABインターナショナル]。Salmonella enterica属は46種の既知O抗原型をもつ[ポポフ(Popoff, M. Y.)ら(1992)「Salmonella enterica血液型亜型(serovars)の抗原形状」第6版、Salmonella entericaに関する参照および研究のためのWHO協力センター、パスツール研究所、パリ フランス]。
O抗原の生合成を決め、従って多形性のメカニズムを決める重要な一歩は、O抗原生合成を制御する遺伝子クラスターを特性化することである。O抗原の合成に特異的な遺伝子は一般にE.coli K-12の染色体上地図位置45分の遺伝子クラスターに[バックマン(Backmann, B. J.)1990「Escherichia coli K-12の連鎖地図」、Microbiol. Rev. 54: 130〜197]、またSalmonella enterica LT2では対応する位置に位置している[サンダーソン(Sanderson)ら(1995)、「Salmonella enterica typhimuriumの遺伝子地図」、VIII版、Microbiol. Rev. 59: 241〜303]。両例ともにO抗原遺伝子クラスターは他のE.coliおよびS.enterica株の場合と同じ様にgnd遺伝子に近接している[リーブス(Reeves P. R.)(1994)「リポ多糖類の生合成と組み立て」281〜314、ノイバーガーおよびバンディーネン(A. Neuberger and L. L. M. van Deenen)編纂「細菌細胞膜、新総合生化学」27巻、エルスビアー・サイエンス出版]。これらの遺伝子はヌクレオチドジリン酸エステル糖の合成用および該糖類をオリゴ糖単位に組み上げるための酵素、また、一般にはO抗原へ重合するための酵素をコードする。
E.coli O遺伝子クラスターは広範なE.coli O抗原についてクローン化されているが、O7、O9、O16およびO111のO抗原はより詳細に研究されており、O9およびO16はこれまでにヌクレオチド配列に関して完全に特性化されている[キド、トルコフ、スギヤマ、ウチヤ、スギハラ、コマツ、カトウおよびヤン(Kido N, Torgov V. I., Sugiyama T., Uchiya K., Sugihara H., Komatsu T., Kato N. & Jann K.)(1995)「Escherichia coliにおけるO9多糖類の発現:E.coli O9rfb遺伝子クラスターの配列決定、マンノシルトランスフェラーゼの特性化、およびATP−結合カセット輸送システムの証明」、J. of Bacteriol.177、2178〜2187;スティーブンソン、ニール、リウ、ホッブス、パッカー、バットレイ、レドモンド、リンドガイスツ、およびリーブス(Stevenson G., Neal B., Liu D., Hobbs M., Packer N.H., Batley M., Redmond J. W., Lindguist L. & Reeves PR)(1994)「E.coli K-2 O抗原の造とそのrfb遺伝子クラスターの配列」、J. of Bacteriol.、176、4144〜4156;ヤヤラトネ(Jayaratne, P.)ら(1991)「Escherichia coli O9:K30におけるGDP-マンノース形成に関与する重複rfbMおよびrfbK遺伝子のクローニングと分析およびグループ1K 30莢膜多糖合成におけるrfb遺伝子の関与」、J. Bacteriol. 176:3126〜3139;バルバノおよびクロッサ(Valvano, M. A. and Crosa, J. H.)(1989)「ヒト浸襲E.coli O:K1株のO7リポ多糖抗原を決定する染色体遺伝子のE.coli K-12における分子クローニングと発現」、Inf and Immun.57:937〜943;マロルダおよびバルバノ(Marolda, C. L. and Valvano, M. A.)(1993);「VW187株(E.coli O7:K1)のO7rfb遺伝子クラスターによりコードされるGDP−マンノース生合成遺伝子の同定、発現およびDNA配列」、J. Bacteriol. 175:148〜158]。
バスティン(Bastin, D. A.)ら(1991)[「E.coli O11株のO抗原を決定するrfb遺伝子クラスターのE.coli K-12における分子クローニングと発現」、Mol Microbiol. 5:9、2223〜22231]およびバスティンおよびリーブス(Bastin, D. A. and Reeves, P. R.)(1995)[「E.coliO111のO抗原遺伝子(rfb)クラスターの配列と分析」、Gene164:17〜233]はE.coli O111rfb領域をエンコードする染色体DNAを離し、E.coli O 111rfbの6962bpフラグメントを特性化した6種のオープン読み枠(orfs)が6962bpの部分フラグメントに同定され、これらorfsの直線配列はGDP−マンノース経路の遺伝子、rfbKとrfbM、および他のrfbとcps遺伝子と相同であることを明らかにした。
Salmonella enterica B、A、D1、D2、D3、C1、C2およびEのO抗原発現を制御する遺伝子座のヌクレオチド配列が特性化されている[Brown, P. K., L. K. Romana and P. R. Reeves((1991)「グループC2 S.entericaのrfb遺伝子クラスターのクローニング:グループBおよびDのrfb領域との比較」、Mol. Microbiol. 5:1873〜1881;Jiang, X. M., B. Neal, F. Santiago, S. J. Lee, L. K. Romana, and P. R. Reeves)(1991)「Salmonella enterica血液型亜型typhimurium(LT2)のrfb(O抗原)遺伝子クラスターの構造と配列」、Mol. Microbiol. 5:692〜713;リー、ロマーナおよびリーブス(S. J. Lee, L. K. Romana, and P. R. Reeves)(1992)「グループC1 S.enterica株からのrfb(O抗原)遺伝子クラスターの配列および構造分析」、J. Gen. Microbiol. 138:1843〜1855;ルイ、ベルマ、ロマーナ、およびリーブス(Lui, D., N. K. Verma, L. K. Romana, and P. R. Reeves)(1991)「Salmonella enterica血液型亜型A、BおよびDのrfb領域間の関係」、J. Bacteriol. 173:4814〜4819;ベルマおよびリーブス(Verma, N. K. and P. Reeves)(1989)「グループAおよびグループD Salmonella entericaの抗原特異性を決定するrfbSおよびrfbEの同定と配列」、J. Bacteriol. 171:5694〜5701;ワン、ロマーナおよびリーブス(Wang, L., L. K. Romana, and P. R. Reeves)(1992)「Salmonella enterica entericaeグループE1rfb遺伝子クラスターの分子分析:O抗原および主要多形性の遺伝的基礎」、Genetics130:429〜443;ワイクおよびリーブス(Wyk, P. and P. Reeves)(1989)「グループB Salmonella entericaeに抗原特異性を付与するアベクオース合成酵素に対する遺伝子の同定と配列:ガラクトース・エピメラーゼとの相同性」、J. Bacteriol. 171:5687〜5693;ツイアン、ホッブス、およびリーブス(Xiang, S. H., M. Hobbs, and P. R. Reeves)1994、「グループD2 S.enterica株のrfb遺伝子クラスターの分子分析:グループEおよびD1株間の挿入配列介在組換え事象からのその起源の証明」、J. Bacteriol. 176:4357〜4365;カード、リウおよびリーブス(Curd,H.,D. Liu and P. R. Reeves)「Salmonella entericaグループB、D1、D2およびD3O抗原間の関係」、J. Bacteriol. 180:1002〜1007]。
密接に関係するShigella(実際にはE.coliの一部と考えることができる)の内、S. dysenteriaeおよびS.flexneriのO抗原は配列が完全に決定され、gndの隣接位にある[クレナおよびシュナイトマン(Klena JD & Schnaitman CA)(1993)「rfb遺伝子クラスターの機能およびShigella dysenteriae 1によるO抗原の合成におけるrfe遺伝子」、Mol. Microbiol. 9:393〜402:モロナ、マブリス、ファラリノおよびマニング(Morona, R., Mavris, M., Fallarino, A. & Manning, P.)(1994)「Shigella flexneriのrfc領域の特性化」、J. Bacteriol. 176:733〜747]。
腸内病原性大腸菌株のO抗原およびS.enterica株のO抗原が主要な毒性因子であり、高度に多形性である限り、E.coliを検出し、S.entericaを検出するための高度に特異的な、高感度、迅速、安価な診断アッセイ法を開発することが実際に必要である。また、E.coli株のO抗原を同定し、S.enterica株のO抗原を同定するための診断アッセイ法を開発することが実際に必要である。E.coliの検出に関してこれらの必要性はEHEC(腸内病原性出血性E.coli)株にまで及ぶが、これはもっとも必要性の高い領域である。E.coliではETEC(腸内毒性E.coli)などの診断に興味がある。
この領域で採用された最初の診断システムでは、E.coli O抗原発現株またはS.enterica O抗原発現株に対し作製した大量の抗血清を使用した。この技術では、その試薬類の調製、保存および使用、ならびに意味のある診断結果を得るのに必要な時間などと関連して本来的に困難性がある。
S.enterica株のO抗原遺伝子クラスターから誘導されるヌクレオチド配列は、PCRアッセイにおいてS.entericaO抗原を決定するために用いられている[ルーク(Luk, J.M.C.)ら(1993)「S.enterica主要血清群(A、B、C2、およびD)同定のためのポリメラーゼ連鎖反応によるアベクオースおよびパラトース合成酵素遺伝子(rfb)の選択的増幅」、J. Clin. Microbiol. 31:2118〜2123]。グループB、A、D1、C2およびE1をそれぞれ代表する血液型亜型ティフィムリウム(Typhimurium)、パラティフィA(Paratyphi A)、ティフィ(Typhi)、ミュエンヒェン(Muenchen)およびアナタム(Anatum)の全rfb遺伝子座の先の完全ヌクレオチド配列特性化は、ルークらがこれらの血清群に特異的なオリゴヌクレオチド・プライマーを選択するのを可能とした。かくして、ルークらの方法は、S.enterica血清群E1、D1、A、BおよびC2のO抗原領域内にCDP−アデクオースおよびCDP−パラトース合成遺伝子に対応する既知のヌクレオチド配列をならべ、血清型特異オリゴヌクレオチドを同定するために観察されたヌクレオチド配列の差異を利用することに基づいている。
志賀毒素様毒素産生大腸菌株のO抗原血清型を決定する試みにおいて、パトン(Paton, A. W.)ら(1996)[「志賀毒素様毒素産生大腸菌で汚染された乾燥醗酵ソーセージが原因の溶血性尿毒症症候群発症の分子微生物学的研究」、J. Clin. Microbiol.34:1622〜1627]はwbdI(orf6)領域から誘導したオリゴヌクレオチドを用いたが、このものはE.coli O111に特異的であると信じられ、PCR診断アッセイにおいてE.coli O111配列から誘導された。未発表論文によると、パトンらの方法は、wbdIから誘導されたヌクレオチド配列はO111抗原を特異的に同定しないかも知れず、実際にも検出は擬陽性の結果となるという点で欠陥があるとしている。パトンらはPCRにより5種のO111抗原単離体を検出し、それら単離体の3種のみから実際にO111特異抗血清と反応するバクテリアを検出したことを明らかにしている。
発明の開示
特定の仮説に拘束されることを望まないながらも、本発明者らが現在信じるのは、パトンらの方法で見られた呈示擬陽性は、パトンらの採用した核酸分子が糖経路遺伝子として推定される機能を有する遺伝子[バスチンおよびリーブス(Bastin D. A. and Reeves, P. R.)(1995)、E.coliO111のO抗原遺伝子(rfb)クラスターの配列と分析、Gene、164:17〜23]から誘導したものであという事実のためであるが、現在それらはE.coliO抗原を同定するために必要なヌクレオチド配列特異性を欠いていると彼らも信じていることである。本発明者らが現在信じるのは、S.entericaまたは他の腸内細菌内で発現される糖経路遺伝子から誘導される核酸分子の多くもまた、特異O抗原または特異血清型を同定するのに必要なヌクレオチド配列特異性を欠いているらしいということである。
この点に関連して、多糖抗原合成のための遺伝子が、抗原に存在する糖の合成(糖経路遺伝子)に関係するもの、および多糖類を形成するこれら糖類の取り扱いに関するものを含むということに留意するのは重要である。本発明は後者のグループの遺伝子、特に、トランスフェラーゼ、ポリメラーゼおよびフリッパーゼ遺伝子などの組立および輸送の遺伝子と主に関連する。
本発明者らは、驚くべきことに、O抗原遺伝子クラスター内の特定の組立および輸送遺伝子、特にトランスフェラーゼ、wzxおよびwzy遺伝子から誘導される核酸分子を使用すると、O抗原の検出および同定の特異性を改善し得ることを見出した。本発明者らは、本発明が本明細書に例示された核酸分子によりコードされる特定のO抗原の検出に必ずしも限定されず、O抗原を発現するバクテリアの検出および一般O抗原の同定に広く適用し得るものであると信じる。さらに、O抗原の合成に関わる遺伝子クラスターとバクテリア莢膜抗原など他の多形性多糖抗原のものとの間に類似性があるために、本発明の方法および分子はこれら他の多糖抗原にも適用し得ると本発明者らは信じる。
従って、一側面において、本発明は特異バクテリア多糖抗原の検出および同定に有用な核酸分子の同定に関する。
本発明は以下の遺伝子から誘導される核酸分子を提供する:トランスフェラーゼをコードする遺伝子;または多糖またはオリゴ糖単位の輸送または処理工程に関わる酵素をコードする遺伝子、例えば、wzx遺伝子、wzy遺伝子、または同様の機能を有する遺伝子;該遺伝子は特定のバクテリア多糖抗原の合成に関わり、その場合核酸分子の配列は特定のバクテリア多糖抗原に特異的である。
多糖抗原類、例えば、E.coliの莢膜抗原(I型およびII型)、サルモエラsvティフィの毒性莢膜およびストレプトコッカス・ニューモニエ(Streptococcus pneumoniae)およびスタフィロコッカス・アルブス(Staphylococcus albus)などの種の莢膜抗原は、ヌクレオチド糖経路遺伝子、糖トランスフェラーゼ遺伝子および多糖またはオリゴ糖単位の輸送および処理工程のための遺伝子を包含する遺伝子によりコードされ、提供される。これらはある場合にはwzxまたはwzyであるが、他の場合には異なる処理工程経路が用いられるために全く異なっている。他の遺伝子クラスターの例は、ストレプトコッカス・サーモフィラス(Streptococcus thermophilus)の細胞外多糖、リゾビウム・メリロッティ(Rhizobium melilotti)のエキソ多糖、およびクレブシエラ・ニューモニエ(Klebsiella pneumoniae)のK2莢膜などに対する遺伝子クラスターである。これらはすべて、実験分析、ヌクレオチド配列または予測されるタンパク質構造の比較により、ヌクレオチド糖経路遺伝子、糖トランスフェラーゼ遺伝子およびオリゴ糖または多糖処理工程のための遺伝子を含むと見ることのできる遺伝子をもっている。
E.coli K-12コラン酸(colanic acid)莢膜遺伝子クラスターの場合には[スティーブンソン(Stevenson)ら(1996)「細胞外多糖コラン酸の産生に関わるE.coliK−12遺伝子の構築」J. Bacteriol. 178:4885〜4893]、3分類からの遺伝子が仮にあるいは確定的に同定された。コラン酸莢膜はE.coliのI型莢膜に分類される。
本発明者らは、一般に、トランスフェラーゼ遺伝子およびオリゴ糖処理工程用遺伝子が、かかる莢膜に存在する殆どの糖が異なる血清型の莢膜に起こるようなヌクレオチド糖合成経路をコードする遺伝子よりも、特定の莢膜に対してより特異的であると信じる。このように、ヌクレオチド糖合成経路遺伝子は莢膜型のものよりもより一般的であると現在は予測できる。
下に述べるように、本発明者らは、トランスフェラーゼ遺伝子および/またはオリゴ糖もしくは多糖用遺伝子を共有する多糖抗原遺伝子クラスターが存在し、そのためこれらの遺伝子内からヌクレオチド配列を完全に無作為に選択することで交差反応がもたらされるのであろうと認識している;莢膜抗原に関する一例は、E.coli II型莢膜であって、このものに対してはトランスフェラーゼ遺伝子のみが十分に特異的である。しかし、それにもかかわらず本発明者らは、かれらのこれれまでの結果に照らして、トランスフェラーゼ遺伝子またはオリゴ糖もしくは多糖処理工程を制御する遺伝子が、多糖抗原型の特異的検出および特性化のためにヌクレオチド配列を選択する勝れた標的であると考える。かくして、特定の遺伝子間に類似性がある場合には、関連する遺伝子クラスター内の他のトランスフェラーゼ遺伝子またはオリゴ糖もしくは多糖処理工程遺伝子内からヌクレオチド配列を選択することがなお特異性を与えることとなろうし、あるいはヌクレオチド配列を組合わせて用いることが所望の特異性を与えることになろう。ヌクレオチド配列の組合わせは、経路遺伝子から誘導されるヌクレオチド配列とトランスフェラーゼ、wzxまたはwzy遺伝子から誘導されるヌクレオチド配列とをともに包含してもよい。
このように、本発明は一群の核酸分子をも提供するが、該核酸分子はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程の酵素をコードする遺伝子、例えばwzxまたはwzyの組合わせから誘導される;この場合、遺伝子の組合わせは特定のバクテリア多糖抗原の合成に特異的であり、この場合一群の核酸分子はバクテリア多糖抗原に特異的である。他の好適な形態において、核酸分子はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程の酵素をコードする遺伝子、例えばwzxまたはwzyの組合わせから、経路遺伝子から誘導される核酸分子とともに誘導される。
第二の側面において、本発明は診断アッセイ法におけるO抗原を発現するバクテリアの検出およびこれらバクテリアのO抗原同定に有用な核酸分子の同定に関する。
本発明は以下の遺伝子から誘導される核酸分子を提供する:トランスフェラーゼをエンコードする遺伝子;または多糖類またはオリゴ糖単位の輸送または処理工程に関わる酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この遺伝子は特定のバクテリアO抗原の合成に関わり、この場合核酸分子の配列は特定のバクテリアO抗原に特異的である。
本発明の核酸の長さは多様であってもよい。一態様において、核酸の長さは約10ないし約20個のヌクレオチドからなる。
好適な一態様において、本発明は以下の遺伝子から誘導される核酸分子を提供する:トランスフェラーゼをエンコードする遺伝子;または多糖類またはオリゴ糖単位の輸送または処理工程に関わる酵素をエンコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子であって、大腸菌により発現されるO抗原の合成に関わる遺伝子であり、その核酸分子配列はO抗原に特異的である。
さらに好適な一態様において、核酸分子の配列はO111抗原をコードするヌクレオチド配列(配列番号1)に特異的である。より好ましくは、該配列はwbdH(配列番号1のヌクレオチド位置739〜1932)、wzx(配列番号1のヌクレオチド位置8646〜9911)、wzy(配列番号1のヌクレオチド位置9901〜10953)、wbdM(配列番号1のヌクレオチド位置11821〜12945)、および少なくとも10〜12ヌクレオチドの長さのこれら分子のフラグメントからなる群から選択される遺伝子より誘導される。特に好適な核酸分子は上記遺伝子に関し表5および5Aに掲げたものである。
他のさらに好適な一態様において、核酸分子の配列はO157抗原をコードするヌクレオチド配列(配列番号2)に特異的である。より好ましくは、該配列はwbdN(配列番号2のヌクレオチド位置79〜861)、wbdO(配列番号2のヌクレオチド位置2011〜2757)、wbdP(配列番号2のヌクレオチド位置5257〜6471)、wbdR(配列番号2のヌクレオチド位置13156〜13821)、wzx(配列番号2のヌクレオチド位置2744〜4135)、およびwzy(配列番号2のヌクレオチド位置858〜2042)からなる群から選択される遺伝子より誘導される。特に好適な核酸分子は表6および6Aに掲げたものである。
本発明は、さらに好適な態様において、以下の遺伝子から誘導される核酸分子を提供する:トランスフェラーゼをコードする遺伝子;または多糖またはオリゴ糖単位の輸送または処理工程に関わる酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;該遺伝子はS.entericaにより発現されるO抗原の合成に関わる遺伝子あって、この場合核酸分子の配列はO抗原に特異的である。
この態様のより好適な一形態において、核酸分子の配列はS.enterica C2抗原をコードするヌクレオチド配列(配列番号3)に特異的である。より好ましくは、該核酸分子の配列は以下の遺伝子からなる群から選択される遺伝子から誘導される:wbaR(配列番号3のヌクレオチド位置2352〜3314)、wbaL(配列番号3のヌクレオチド位置3361〜3875)、wbaQ(配列番号3のヌクレオチド位置3977〜5020)、wbaW(配列番号3のヌクレオチド位置6313〜7323)、wbaZ(配列番号3のヌクレオチド位置7310〜8467)、wzx(配列番号3のヌクレオチド位置1019〜2359)、およびwzy(配列番号3のヌクレオチド位置5114〜6313)。特に好適な核酸分子は表7に掲げたものである。
この態様のより好適なさらなる形態において、核酸分子の配列はS.entericaB抗原をコードするヌクレオチド配列(配列番号4)に特異的である。より好ましくは、該配列はwzx(配列番号4のヌクレオチド位置12762〜14054)またはwbaV(配列番号4のヌクレオチド位置14059〜15060)から誘導される。特に好適な核酸分子は、wzxおよびwbaV遺伝子から誘導される表8に掲げたものである。
この態様のさらにより好適な形態において、核酸分子の配列はS.entericaD3O抗原に特異的であり、wzy遺伝子から誘導される。
この態様のさらになおより好適な形態において、核酸分子の配列はS.entericaE1 O抗原に特異的であり、wzx遺伝子から誘導される。
トランスフェラーゼ遺伝子または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子が個々のO抗原型の特異的検出に対する勝れた標的である一方、交差反応が起こるような異なるO抗原型間で同一であるか密接した関係にあることを証明することのできる個々の遺伝子またはそれらの部分がこのグループ内にある。交差反応はこのグループ内で異なる標的を選択するか、このグループ内の複数の標的を用いることにより回避すべきである。
さらに、O抗原遺伝子クラスターは、ユニークO抗原型が少なくとも2種の他のO抗原型と共有する遺伝子産物の組合わせにより提供されるような少なくとも2種の株の組換えから生じる場合のあることが認識される。この現象の認められた例はS.entericaO抗原血清型D2であり、このものはD1およびE1からの遺伝子を有するが、D2にユニークなものはない。これらの状況において、O抗原型の検出は本発明に従いなお達成し得るが、この特定のO抗原遺伝子クラスターにのみ存在する遺伝子の特有の組合わせを検出するには、核酸分子を組合わせて使用する必要がある。
このように、本発明は一群の核酸分子をも提供するが、この場合、核酸分子はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子から誘導され、その場合一群の核酸分子はバクテリアO抗原に特異的である。好ましくは、特定のバクテリアO抗原はS.entericaにより発現される。より好ましくは、一群の核酸分子はD2O抗原に特異的であり、E1 wzy遺伝子およびD1 wzx遺伝子から誘導される。
ヌクレオチド配列の組合わせは経路遺伝子から誘導されるヌクレオチド配列を、トランスフェラーゼから誘導されるヌクレオチド配列、wzxまたはwzy遺伝子とともに含んでいてもよい。
このように、本発明は一群の核酸分子をも提供するが、この場合、核酸分子はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子、および糖経路遺伝子から誘導され、その場合一群の核酸分子はバクテリアO抗原に特異的である。好ましくは、該O抗原はS.entericaにより発現される。
さらに認められることは、疑似ハイブリッド形成は多くの異なる遺伝子に見出される配列の最初の選択を経て生じる場合があるが、これは典型的には、例えば、PCRゲルの対照に対するバンドの大きさを比較することにより認識し得ることであり、その場合は他の替わり得る配列を選択することができる。
本発明者らは、本発明の知見および多糖抗原遺伝子クラスター(O抗原遺伝子クラスターを含む)に関し入手し得る情報に基づき、また、実験的分析の使用、核酸配列または予測されるタンパク質構造の比較を通して、本発明による核酸分子は対象となる特定の多糖抗原に向けて容易に誘導することができる。適切なバクテリア株は一般に寄託機関から有償で入手することができる。
上述のように、現在、166種の確定したE.coliO抗原が有る一方、S.entericaは46種の既知O抗原型をもつ[ポポフ(Popoff M. Y.)ら(1992)「サルモネラ血液型亜型の抗原形状」第6版、S.entericaに関する参照および研究のためのWHO協力センター、パスツール研究所、パリ フランス]。多くの他のバクテリア属はO抗原を持つことが知られており、これらはシトロバクター(Citrobacter)、シゲラ(Shigella)、イエルシニア(Yersinia)、プレシオモナス(Plesiomonas)、ビブリオ(Vibrio)およびプロテウス(Proteus)である。
166種の異なるE.coli O抗原血清型のサンプルは国立血清研究所、コペンハーゲン、デンマークから入手可能である。
46種のS.enterica血清型は医学・獣医学研究所、アデライーデ、オーストラリアから入手可能である。
他の側面において、本発明は1以上のバクテリア多糖抗原の存在についてサンプルを試験する方法に関し、該方法は該サンプルを以下の遺伝子に特異的にハイブリッドし得る少なくとも1種のオリゴヌクレオチド分子と接触させることからなる:(i)トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子はバクテリア多糖抗原の合成に関わる;適切な条件は、少なくとも1種のオリゴヌクレオチド分子が、サンプル中に存在する特定のバクテリア多糖抗原を発現するバクテリアの少なくとも1種のかかる遺伝子に特異的にハイブリッド形成し、特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出することを可能とする条件である。
単一の特異オリゴヌクレオチド分子が入手し得ない場合、標的領域に特異的にハイブリッド形成する分子を組合わせて使用してもよい。このように、本発明は本発明の試験方法に使用する一群の核酸分子を提供するが、この場合、核酸分子はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程の酵素をエンコードする遺伝子、例えばwzxまたはwzyから誘導され、この場合、一群の核酸分子は特定のバクテリア多糖類に特異的である。一群の核酸分子は必要により糖経路遺伝子から誘導される核酸分子を含むことができる。
他の側面において、本発明は1以上のバクテリア多糖抗原の存在についてサンプルを試験する方法に関し、該方法は少なくとも1対のオリゴヌクレオチド分子を有する該サンプルを以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる該対の少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子と接触させることからなる:(i)トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子はバクテリア多糖抗原の合成に関わる;適切な条件は、該対分子の少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子が、サンプル中に存在する特定のバクテリア多糖抗原を発現するバクテリアの少なくとも1種のかかる遺伝子に特異的にハイブリッド形成し、特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出することを可能とする条件である。
対のオリゴヌクレオチド分子は双方同一の遺伝子または異なる遺伝子にハイブリッド形成してもよい。対の一方のオリゴヌクレオチド分子のみが特定の抗原型に特異的な配列に特異的にハイブリッド形成する必要がある。他の分子は非特異的領域にハイブリッド形成することができる。
特定の多糖抗原遺伝子クラスターが組換えを経て生じる場合には、オリゴヌクレオチド分子の少なくとも1対はその多糖抗原に特異的なクラスター中遺伝子の特定の組合わせにハイブリッド形成することが可能であるように選択するか、あるいは複数の対が遺伝子の特定の組合わせにハイブリッド形成するように選択してもよい。特定クラスター中の遺伝子がすべてユニークである場合でも、クラスター内で遺伝子の組合わせを認識するヌクレオチド分子を使用し、本方法を実施することができる。
このように、本発明は本発明の試験方法に使用する核酸分子の対を含む1群を提供するが、この場合、核酸分子の対はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子から誘導され、ここで一群の核酸分子は特定のバクテリア多糖抗原に特異的である。一群の核酸分子は必要により糖経路遺伝子から誘導される核酸分子の対を含むことができる。
他の側面において、本発明は1以上の特定バクテリアのO抗原の存在についてサンプルを試験する方法に関し、該方法は該サンプルを以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる少なくとも1種のオリゴヌクレオチド分子と接触させることからなる:(i)O抗原トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子は特定O抗原の合成に関わる;適切な条件は、少なくとも1種のオリゴヌクレオチド分子が、サンプル中に存在する特定のバクテリアO抗原を発現するバクテリアの少なくとも1種のかかる遺伝子に特異的にハイブリッド形成し、特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出することを可能とする条件である。好ましくは、バクテリアはE.coliまたはS.entericaである。より好ましくは、E.coliはO157血清型またはO111血清型を発現する。より好ましくは、S.entericaはC2またはB血清型を発現する。好ましくは、この方法はサザンブロット法である。より好ましくは、核酸分子は標識し、核酸分子のハイブリッド形成をオートラジオグラフィーまたは蛍光検出により検出する。
本発明者らは単一の特異的オリゴヌクレオチド分子が入手し得ない場合を想定する。そのような場合、標的領域に特異的にハイブリッド形成する分子の組合わせを用いてもよい。このように、本発明は本発明の試験方法に使用する1群の核酸分子を提供するが、この場合、核酸分子はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程のための酵素をエンコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子から誘導され、ここで一群の核酸分子は特定のバクテリアO抗原に特異的である。好ましくは、特定のバクテリアO抗原はS.entericaにより発現される。一群の核酸分子は必要により糖経路遺伝子から誘導される核酸分子を含むことができる。
他の側面において、本発明は1以上の特定バクテリアO抗原の存在についてサンプルを試験する方法に関し、該方法は少なくとも1対のオリゴヌクレオチド分子を有する該サンプルを以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる該対の少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子と接触させることからなる:(i)O抗原トランスフェラーゼをエンコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖単位の輸送または処理工程のための酵素をエンコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子は特定O抗原の合成に関わる;適切な条件は、少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子が、サンプル中に存在する特定のバクテリアO抗原を発現するバクテリアの少なくとも1種のかかる遺伝子に特異的にハイブリッド形成し、特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出することを可能とする条件である。
好ましくは、バクテリアはE.coliまたはS.entericaである。より好ましくは、E.coliはO111またはO157血清型のものである。より好ましくは、S.entericaはC2またはB血清型を発現する。好ましくは、この方法はポリメラーゼ連鎖反応法である。より好ましくは、本発明方法に使用するオリゴヌクレオチド分子は標識したものである。さらにより好ましくは、ハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子は電気泳動法により検出する。O111に使用する好ましいオリゴヌクレオチドはO111の特異検出法用となるものであるが、これらを遺伝子wbdH、wzx、wzyおよびwbdMとの関わりで表5および5Aに記載する。O157に使用する好ましいオリゴヌクレオチドはO157の特異検出法用となるものであるが、これらを表6および6Aに記載する。
血清型C2およびBに関しては、好適なオリゴヌクレオチド分子を表7および8の第3欄に記載した適切な領域から選択することができる。
本発明者らは、稀ではあるが、血清学的に異なるO抗原をコードする2つの遺伝的に類似する遺伝子クラスターが遺伝子の組換えまたは突然変異を介して生じ、多形変異体を生成する場合のあることを想定する。そのような場合には、複数対のオリゴヌクレオチドを選択し、特異的に組合わせた遺伝子にハイブリッド形成するようにする。このように、本発明は本発明の試験方法に使用する核酸分子の対を含む1群を提供するが、この場合、核酸分子の対はトランスフェラーゼおよび/または多糖もしくはオリゴ糖単位の輸送または処理工程のための酵素をエンコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子から誘導され、ここで一群の核酸分子は特定のバクテリアO抗原に特異的である。好ましくは、特定のバクテリアO抗原はS.entericaにより発現される。一群の核酸分子は必要により糖経路遺伝子から誘導される核酸分子の対を含むことができる。
他の側面において、本発明は1以上の特定のバクテリアO抗原の存在について食物由来サンプルを試験する方法に関し、該方法は少なくとも1対のオリゴヌクレオチド分子を有する該サンプルを以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる該対の少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子と接触させることからなる:(i)O抗原トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子は特定のO抗原の合成に関わる;適切な条件は、少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子が、サンプル中に存在する特定のバクテリア多糖抗原を発現するバクテリアの少なくとも1種のかかる遺伝子に特異的にハイブリッド形成し、特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出することを可能とする条件である。好ましくは、バクテリアはE.coliまたはS.entericaである。より好ましくは、E.coliはO111またはO157血清型のものである。より好ましくは、S.entericaはC2またはB血清型のものである。好ましくは、この方法はポリメラーゼ連鎖反応法である。より好ましくは、本発明方法に使用するオリゴヌクレオチド分子は標識したものである。さらにより好ましくは、ハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子は電気泳動法により検出する。
他の側面において、本発明は1以上の特定バクテリアO抗原の存在について糞便由来サンプルを試験する方法に関し、該方法は少なくとも1対のオリゴヌクレオチド分子を有する該サンプルを以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる該対の少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子と接触させることからなる:(i)O抗原トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子は特定O抗原の合成に関わる;適切な条件は、少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子が、サンプル中に存在する特定のバクテリアO抗原を発現するバクテリアの少なくとも1種の当該遺伝子に特異的にハイブリッド形成し、特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出することを可能とする条件である。好ましくは、バクテリアはE.coliまたはS.entericaである。より好ましくは、E.coliはO111またはO157血清型のものである。より好ましくは、S.entericaはC2またはB血清型のものである。好ましくは、この方法はポリメラーゼ連鎖反応法である。より好ましくは、本発明方法に使用するオリゴヌクレオチド分子は標識したものである。さらにより好ましくは、ハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子は電気泳動法により検出する。
他の側面において、本発明は1以上の特定バクテリアO抗原の存在について患者由来サンプルを試験する方法に関し、該方法は少なくとも1対のオリゴヌクレオチド分子を有する該サンプルを以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる該対の少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子と接触させることからなる:(i)O抗原トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖単位の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子は特定O抗原の合成に関わる;適切な条件は、少なくとも一方のオリゴヌクレオチド分子が、サンプル中に存在する特定のバクテリアO抗原を発現するバクテリアの少なくとも1種のかかる遺伝子に特異的にハイブリッド形成し、特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出することを可能とする条件である。好ましくは、バクテリアはE.coliまたはS.entericaである。より好ましくは、E.coliはO111またはO157血清型のものである。より好ましくは、S.entericaはC2またはB血清型のものである。好ましくは、この方法はポリメラーゼ連鎖反応法である。より好ましくは、本発明方法に使用するオリゴヌクレオチド分子は標識したものである。さらにより好ましくは、ハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子は電気泳動法により検出する。
上記方法において理解されることは、オリゴヌクレオチドの対を用いる場合には、オリゴヌクレオチド配列の一方はトランスフェラーゼ、wzxまたはwzy遺伝子からのものではない配列にハイブリッド形成するということである。さらに、双方がこれら遺伝子産物の一つにハイブリッド形成する場合、それらはこれら遺伝子の同一または異なるものにハイブリッド形成することができる。
さらに理解されることは、交差反応が問題となる場合、オリゴヌクレオチドの組合わせを選択し、遺伝子の組合わせを検出して特異性を与えてもよいということである。
さらに本発明はバクテリア多糖抗原を発現するバクテリアの検出とこれらバクテリアのバクテリア多糖型の同定に使用することのできる診断キットに関する。
このように、さらなる側面において、本発明は以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる第一核酸分子を収容する第一バイアルからなるキットに関する:(i)トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子はバクテリア多糖類の合成に関わる。また、キットは同一または別個のバイアル中に以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる第二特異核酸を提供する:(i)トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子はバクテリア多糖類の合成に関わり、この場合、第二核酸分子の配列は第一核酸分子の配列とは異なるものである。
さらなる側面において、本発明は以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる第一核酸分子を収容する第一バイアルからなるキットに関する:(i)トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子はバクテリアO抗原の合成に関わる。また、キットは同一または別個のバイアル中に以下の遺伝子に特異的にハイブリッド形成することのできる第二特異核酸を提供する:(i)トランスフェラーゼをコードする遺伝子、または(ii)オリゴ糖もしくは多糖の輸送または処理工程のための酵素をコードする遺伝子、例えば、wzxまたはwzy遺伝子;この場合、当該遺伝子はO抗原の合成に関わり、この場合、第二核酸分子の配列は第一核酸分子の配列とは異なるものである。好ましくは第一および第二核酸配列はE.coliから誘導されたものであるか、あるいは第一および第二核酸配列はS.entericaから誘導されたものである。
本発明者らはO157遺伝子クラスターの全長配列を初めて提供し、これまでクローン化されていなかった全遺伝子クラスターのこの配列から組換え分子を生成せしめ、発現のために挿入して、ワクチンなどの応用に有用な発現O157を提供することが可能であるとを認識する。
定 義
「遺伝子から誘導される核酸分子」という語句は、該核酸分子が同定された遺伝子のすべてまたは一部と同一であるか実質的に類似するヌクレオチド配列を有することを意味する。このように、遺伝子から誘導される核酸分子は、同定された遺伝子から物理的分離法により単離される分子、または人工的に合成され、同定された遺伝子のすべてまたは一部と同一であるか実質的に類似するヌクレオチド配列を有する分子であってもよい。一部の研究者は遺伝子から転写されたmRNAと同一の配列をもつDNA鎖のみを考えるが、ここでは両鎖を意図している。
トランスフェラーゼ遺伝子は、モノマー糖単位輸送用遺伝子産物をコードするヌクレオチド配列保有核酸の領域である。
フリッパーゼまたはwzx遺伝子は、一般に3ないし6個のモノマー糖単位からなるオリゴ糖繰返し単位を膜の外表面に移動させる遺伝子産物をコードするヌクレオチド配列保持核酸の領域である。
ポリメラーゼまたはwzy遺伝子は、一般に3ないし6個のモノマー糖単位からなる繰返しオリゴ糖単位を重合する遺伝子産物をエンコードするヌクレオチド配列保持核酸の領域である。
本明細書において提供されるヌクレオチド配列は、アンチセンス配列として一覧した配列に記載する。この用語は生化学用語集および分子生物学、改訂版、ダビッド・エム・グリック(David M. Glick)、1997、ポートランドプレス(株)、ロンドン、11頁に用いられているものと同じ様式で用いる;当該文献ではこの用語が二重鎖DNAの二本鎖の一方を言及するものとして記載しているが、通常これはmRNAと同じ配列をもつ。我々はmRNAと同一の配列を有するこの鎖を記載するためにこれを用いる。
命名法
E.coli O111rfbの同義語
現行名 発明者命名 バスチンら1991
wbdH orf 1
gmd orf 2
wbdI orf 3 orf 3.4*
manC orf 4 rfbM*
manB orf 5 rfbK*
wbdJ orf 6 orf 6.7*
wbdK orf 7 orf 7.7*
wzx orf 8 orf 8.9およびrfbX*
wzy orf 9
wbdL orf 10
wbdM orf 11
*命名はバスチン(Bastin D. A.)ら、1991、「E.coli O111株のO抗原決定rfb遺伝子クラスターのE.coli K-12での分子クローニングおよび発現」、Mol. Microbiol. 5:9、2223〜2231による。
他の同義語
wzy rfc
wzx rfbX
rmlA rfbA
rmlB rfbB
rmlC rfbC
rmlD rfbD
glf orf 6*
wbbI orf 3#, E.coli K-12のorf 8*
wbbJ orf 2#, E.coli K-12のorf 9*
wbbK orf l#, E.coli K-12のorf 10*
wbbL orf 5#, E.coli K-12のorf 11*
# 命名はヤオおよびバルバノ(Yao, Z. and M. A. Valvano)1994による。
E.coli K-12 W3110のO−特異リポ多糖生合成領域(rfb)の遺伝子分析:シゲラ・フレクスネリ血清型Yおよび4aに群特異性を付与する遺伝子の同定」。J. Bacteriol. 176:4133〜4143。
* 命名はスティブンソン(Stevenson)ら、1994、による。「E.coli K-12のO抗原の構造およびそのrfb遺伝子クラスターの配列」。J. Bacteriol.176: 4144〜4156。
S.entericaは1987年に採り入れられた名称であり、多くの他の名称、例えば、サルモネラ・ティフィおよびサルモネラ・ティフィミリウムに置き換わっている。従来の種名はS.enterica svティフィなどの血液型亜型(serovar)名となっている。しかし、伝統的な名称はなお広く用いられている。
・ 多くの種のO抗原遺伝子はrfb名(rfbAなど)を付与され、O抗原遺伝子クラスターはしばしばrfbクラスターと言われてきた。rfb遺伝子に対する新しい名称は表に示したとおりである。本明細書では情報源に従い両方の用語を使用している。
【図面の簡単な説明】
図1はE.coli O111 O抗原遺伝子クラスターのサブクローンであるコスミドクローンpPR1054、pPR1055、pPR1056、pPR1058、pPR1287のE.coli R1制限地図を示す。太線は全クローンに共通の領域である。破線は染色体上の非連続な部分を示す。E.coli株M92の推定制限地図を上方に示す。
図2はコスミドクローンpPR1058内のE.coli O111 O抗原遺伝子クラスターの制限地図化分析を示す。制限酵素は以下のとおり:B:Bam1;Bg: Bg1II;E:E.coR1;H: HindIII;K: KpnI;P: PstI;S: Sa1I;およびX: Xho1。プラスミドpPR1230、pPR1231、およびpPR1288はpPR1058の欠失誘導体である。プラスミドpPR1237、pPR1238、pPR1239およびpPR1240はpUC19内にある。プラスミドpPR1243、pPR1244、pPR1245、pPR1246およびpPR1248はpUC18内にあり、pPR1292はpUC19にある。プラスミドpPR1270はpT7T319Uにある。プローブ1、2および3はそれぞれpPR1246、pPR1243およびpPR1237の内部フラグメントとして単離した。点線はサブクローンDNAが地図の左に伸長してベクターに結合していることを示す。
図3はE.coli O111 O抗原遺伝子クラスターの構造を示す。
図4はE.coli O157 O抗原遺伝子クラスターの構造を示す。
図5は血清群C20 O抗原遺伝子クラスターをエンコードするS.enterica遺伝子座の構造を示す。
図6は血清群BO抗原遺伝子クラスターをエンコードするS.enterica遺伝子座の構造を示す。
図7はE.coli O111 O抗原遺伝子クラスターのヌクレオチド配列を示す。注:(1)遺伝子の先端および末尾の3塩基はそれぞれ下線とイタリック体で示す;(2)バスチンおよびリーブス(Bastin and Reeves)(1995)、「E.coliO111のO抗原遺伝子(rfb)クラスターの配列と分析」、Gene164:17〜23)が以前に配列決定した領域に印を付ける。
図8はE.coli O157 O抗原遺伝子クラスターのヌクレオチド配列を示す。注:(1)遺伝子の先端および末尾の3塩基はそれぞれ下線とイタリック体で示す;(2)ビルジ(Bilge)ら[1996、「粘着におけるE.coliO157−H7側鎖の役割とrfb遺伝子座の分析」Inf. and Immun. 64: 4795〜4801]が以前に配列決定した領域に印を付ける。
図9はS.enterica血清群C2O抗原遺伝子クラスターのヌクレオチド配列を示す。注:(1)付与番号はブラウン(Brown)ら(1992)による。「サルモネラ血液型亜型ミュエンヒェン(株M67)のrfb遺伝子クラスターの分子分析:グループC2およびB間の多形性の遺伝的基礎」、Mol. Microbiol. 6:1385〜1394。(2)遺伝子の先端および末尾の3塩基はそれぞれ下線とイタリック体で示す。(3)グループBと異なるグループC2遺伝子クラスターの部分のみを配列決定し、ここに提示する。
図10はS.enterica血清群BO抗原遺伝子クラスターのヌクレオチド配列を示す。(1)付与番号はジアン(Jiang)ら(1991)による。「S.enterica血液型亜型typhimurium(株LT2)のrfb(O抗原)遺伝子クラスターの構造と配列」、Mol. Microbiol. 5: 695〜713。O抗原遺伝子クラスターの最初の遺伝子は塩基4099から始まるrm1Bである。(2)遺伝子の先端および末尾の3塩基はそれぞれ下線とイタリック体で示す。
本発明を実施するための最良の方法
材料および方法−第1部
E.coli O111O抗原遺伝子クラスター(3,021〜9,981位)の単離および特徴づけのための実験手順は、Bastin D.A.ら、1991「E.coli O111株のO抗原を決定するrfb遺伝子クラスターの分子クローニングおよびEscherichia coli K-12における発現」Mol. Microbiol. 5:9 2223-2231、ならびにBastin D.A.およびReeves, P.R. 1995「Escherichia coli O111のO抗原遺伝子(rfb)群の配列および分析」Gene 164:17-23に従う。
A.バクテリア株および増殖培地
バクテリアを、必要とされるように補充したLuriaブロス中で増殖した。
B.コスミドおよびファージ
宿主株x2819中のコスミドを、インビボで再パッケージングした。細胞を、中程度に振とうしながら、30℃にて、30mLの培養液を含有する250mLフラスコ中で、580nmで0.3の最適密度に増殖した。欠陥λプロファージを、45℃で15分間、水浴中で加熱し、続いて37℃で、勢いよく振とうしながら、2時間、インキュベーションすることによって誘導した。次いで、細胞を0.3mLクロロホルムを添加し、そしてさらに10分間振とうして溶解した。細胞残渣を、マイクロ遠心分離機中、5分間のスピンによって1mLの溶解物から除去し、そして上清を、新しいマイクロ遠心チューブに回収した。1滴のクロロホルムを添加し、次いで、チューブ内容物の全体を勢いよく攪拌した。
C.DNA調製
染色体DNAを、30mLの容量のLuriaブロス中で37℃にて一晩増殖したバクテリアから調製した。遠心分離によって細胞を採集した後、洗浄し、そして10mLの50mM Tris-HCl pH8.0中に再懸濁した。EDTAを添加し、そして混合物を20分間インキュベートした。次いで、リゾチームを添加し、インキュベーションをさらに10分間継続した。次いで、プロテイナーゼK、SDS、およびリボヌクレアーゼを添加し、その混合物を溶解が生じる2時間インキュベートした。全てのインキュベーションは37℃であった。次いで、混合物を65℃に加熱し、そして8mLのフェノールで、同じ温度にて、1回抽出した。混合物を、5mLのフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコールで、4℃にて、1回抽出した。残存するフェノールを、2回のエーテル抽出によって除去した。DNAを、2容量のエタノールで、4℃にて沈殿させ、スプールし、そして70%エタノール中で洗浄し、1〜2mLのTE中に再懸濁し、そして透析した。プラスミドおよびコスミドDNAを、BironboimおよびDoly法[Birnboim, H. C.およびDoly, J.(1979)組換えプラスミドDNAをスクリーニングするための迅速なアルカリ抽出処理Nucl. Acid Res. 7:1513-1523]の修飾によって調製した。培養物の容量は10mLであり、溶解物をフェノール/クロロホルム/イソ-アミルアルコールで抽出した後、イソプロパノールで沈殿した。ベクターとして使用されるプラスミドDNAを、1Lの培養液中で増殖した細胞のアルカリ溶解後、連続的な塩化セシウム勾配において単離した。
D.酵素および緩衝液
制限エンドヌクレアーゼおよびDNA T4リガーゼをBoehringer Mannheim(Castle Hill, NSW, Australia)またはPharmacia LKB(Melboume, VIC Australia)から購入した。制限酵素を、推奨される市販の緩衝液中で使用した。
E.遺伝子バンクの構築
M92染色体DNA(Stoke W株、Statens Serum Institut, 5 Artillerivej, 2300 Copenhagen S, Denmark)を、0.2U Sau3A1で1〜15分間部分消化した。最も大きなが部分が約40〜50kbのサイズ範囲のフラグメントのアリコートを選択し、予めBamHIおよびPvuIIで消化したベクターpPR691にライゲートした。ライゲーション混合物を、パッケージング抽出物を用いて、インビトロでパッケージングした。形質導入のための宿主株はx2819であり、組換え体をカナマイシンで選択した。
F.血清学的な手順
コロニーを、イムノブロッティングによってO111抗原の存在についてスクリーニングした。コロニーを一晩、プレート当たり100個まで増殖し、次いでニトロセルロースディスクに移し、0.5N HClで溶解した。Tween20を、ブロッキング工程、インキュベーション工程、および洗浄工程のために、0.05%の最終濃度で、TBSに添加した。一次抗体は、1:800に希釈したE.coli O群111抗血清であった。二次抗体は、1:5000に希釈した、西洋ワサビペルオキシダーゼで標識されたヤギ抗ウサギIgGであった。染色基質は、4-クロロ-1-ナフトール(napthol)であった。スライド凝集を、標準的な手順に従って行った。
G.組換えDNA法
制限マッピングは、1本鎖および2本鎖消化ならびにサブクローニングを含む標準的な方法の組み合わせに基づいた。完全なコスミドの欠失誘導体を、以下のように生成した:1.8μgのコスミドDNAのアリコートを、20μlの容量において、0.25Uの制限酵素で、5〜80分間消化した。各アリコートの2分の1を使用して、アガロースゲルにおいて、消化の程度をチェックした。フラグメントの代表的な範囲を与えるようであるサンプルを、4℃で一晩ライゲーションし、CaCl2法によってJM109に形質転換した。選択されたプラスミドを、同じ方法によってsφ174に形質転換した。P4657を、エレクトロポレーションによって、pPR1244で形質転換した。
H.DNAハイブリダイゼーション
プローブDNAを、エレクトロエリューションによってアガロースゲルから抽出し、そして[α-32P]-dCTPを使用してニック翻訳した。染色体DNAまたはプラスミドDNAを、0.8%アガロースゲルにおいて電気泳動し、ニトロセルロースメンブレンに移した。ハイブリダイゼーション緩衝液およびプレハイブリダイゼーション緩衝液は、低いまたは高いストリンジェンシーのプローブ化について、それぞれ、30%または50%のホルムアミドを含んだ。インキュベーション温度は、プレハイブリダイゼーションおよびハイブリダイゼーションについて、それぞれ、42℃および37℃であった。フィルターの低いストリンジェンシーの洗浄は、2×SSCおよび0.1% SDS中の3×20分間の洗浄からなった。高いストリンジェンシーの洗浄は、室温での2×SSCおよび0.1% SDS中の3×5分間の洗浄、58℃での1×SSCおよび0.1% SDS中の1時間の洗浄、ならびに58℃での0.1xSSCおよび0.1% SDS中の15分間の洗浄からなった。
I.E.coli O111O抗原遺伝子クラスター(3,021〜9,981位)のヌクレオチド配列決定
ヌクレオチド配列決定を、ABI 373自動化シーケンサー(CA, USA)を使用して行った。3.30と7.90とのマップの位置の間の領域を、クローンpPR1270およびpPR1272由来の、PT7T3190において作製された欠失ファミリーの一方向性のエキソヌクレアーゼIII消化を使用して、配列決定した。ギャップを、M13mp18またはM13mp19に選択されたフラグメントをクローニングすることによって、主に満たした。7.90〜10.2のマップの位置由来の領域を、M13mp18またはM13mp19における制限フラグメントから配列決定した。両方の領域における残りのギャップを、M13またはファージミドにおける1本鎖DNA鋳型を使用して、配列に沿って決定された位置に相補的な合成オリゴヌクレオチドから開始することによって満たした。近接する配列を分析した後に、オリゴヌクレオチドを設計した。全ての配列決定を、チェーンターミネイション法(chain termination method)によって行った。配列は、SAP[Staden, R.、1982「DNA配列決定のショットガン法によって生成されるゲル読み取りデータのコンピューター操作の自動化」Nuc. Acid Res. 10:4731-4751;Staden, R.、1986「私たちの配列操作ソフトウェアの現在の状態および移植可能性(portability)」Nuc. Acid Res. 14:217-231]を使用してアラインした。プログラムNIP[Staden, R. 1982「核酸およびアミノ酸配列を比較およびアラインメントするための相互作用的なグラフプログラム」Nuc. Acid Res. 10:2951-2961]を使用して、オープンリーディングフレームを見出し、そしてこれらをタンパク質に翻訳した。
J.E.coli O111 O抗原遺伝子クラスターを保有するクローンの単離
E.coli O抗原遺伝子クラスターを、Bastin D.A.らの方法[1991「E.coli O111株のO抗原を決定するrfb遺伝子クラスターの分子クローニングおよびEscherichia coli K-12における発現」Mol. Microbiol. 5(9)2223-2231]に従って、単離した。M92染色体DNAのコスミド遺伝子バンクを、インビボパッケージング株x2819において樹立した。遺伝子バンクから、3.3×103個のコロニーを、イムノブロッティング手順を使用してE.coli O111抗血清でスクリーニングし:5個のコロニー(pPR1054、pPR1055、pPR1056、pPR1058、およびpPR1287)がポジティブであった。これらの株からのコスミドを、インビボで、λ粒子中にパッケージングし、そして全てのO抗原遺伝子を欠損するE.coli欠失変異体Sφ174に形質導入した。この宿主系統において、全てのプラスミドは、O111抗血清とのポジティブな凝集を与えた。5個の独立したコスミドのEco R1制限マップは、それらが共通して、約11.5kbの領域を有することを示した(図1)。コスミドpPR1058は、O抗原遺伝子クラスターに連結されるいくつかの染色体マーカーを同定するために十分な隣接DNAを含んでいたのでO抗原遺伝子クラスター領域の分析のために選択した。
K.コスミドpPR1058の制限マッピング
コスミドpPR1058を、2つの段階においてマップした。最初に予備的なマップを作製し、次いで0.00から23.10のマップ位置間の領域を詳細にマップした。なぜなら、これがO111抗原発現について十分であることが示されたからである。両方の段階についての制限部位を、図2に示す。5個のコスミドクローンに共通の領域は、pPR1058の1.35から12.95のマップ位置間であった。
pPR1058内のO抗原遺伝子クラスターを位置づけるために、pPR1058コスミドを、S.enterica LT2およびE.coli K-12からのO抗原遺伝子クラスター隣接領域を覆うDNAプローブでプローブした。被膜多糖(cps)遺伝子は、O抗原遺伝子クラスターの上流にあり、一方、グルコン酸デヒドロゲナーゼ(gnd)遺伝子およびヒスチジン(his)オペロンは下流にあり、後者は、O抗原遺伝子クラスターからさらに遠くにあった。使用したプローブは、LT2のgnd遺伝子を保有するpPR472(3.35kb)、LT2のcps群の、cpsBおよびcpsGの2つの遺伝子を保有するpPR685(5.3kb)、ならびにK-12のhisオペロンの全てを保有するK350(16.5kb)であった。プローブは、以下のようにハイブリダイズした:pPR472は、12.95〜15.1のマップ位置に位置し得る、pPR1246(pPR1058に由来するHindIII/EcoRIサブクローン、図2)のPstIおよびHindIII二重消化の1.55kbおよび3.5kb(2.7kbのベクターを含む)フラグメントにハイブリダイズし;pPR685は、0.00〜3.05のマップ位置に位置する、pPR1058の4.4kb EcoRIフラグメント(1.3kbのベクターを含む)にハイブリダイズし;K350は、17.3〜45.90のマップ位置に位置する、pPR1058の32kb EcoRIフラグメント(4.0kbのベクターを含む)とハイブリダイズした。推定されるgnd領域を含むサブクローンは、gnd-edd-株GB23152を補完した。グルコン酸ブロモチモールブループレートにおいて、この宿主株におけるpPR1244およびpPR1292は、gnd+edd-遺伝子型が予測される緑色コロニーを与えた。his+表現型は、最小培地プレートにおけるhis欠失株Sφ174おいてプラスミドpPR1058によって回復され、プラスミドが完全なhisオペロンを保有することを示した。
O抗原遺伝子クラスター領域は、E.coliおよびS.enterica株におけるように、gndとcpsとの間に、従っておよそ3.05から12.95のマップ位置間にあるようである。このことを確認するために、pPR1058の欠失誘導体を、以下のように作製した:第1に、pPR1058をHindIIIで部分消化し、そしてセルフライゲーションした。形質転換体を、カナマイシン耐性について選択し、そしてO111抗原の発現についてスクリーニングした。2つのコロニーがポジティブな反応を与えた。EcoRI消化は、2つのコロニーは、同一のプラスミドを集結することを示し、そのうちの1つを、pPR1230と称し、これは0.00から23.10のマップの位置まで伸長するインサートを伴った。第2に、pPR1058を、SalIで消化し、そしてXhoIで部分消化し、そして適合する末端を再連結した。形質転換体を、カナマイシンで選択し、そしてO111抗原発現についてスクリーニングした。8個のポジティブに反応するクローンのプラスミドDNAを、EcoRIおよびXhoI消化を使用して確認し、同一であるようであった。1つのコスミドを、pPR1231と称した。pPR1231のインサートは、0.00から15.10のマップ位置間のDNA領域を含んでいた。第3に、pPR1231をXhoIで部分消化し、セルフライゲーションし、そして形質転換体を、ストレプトマイシン/ストレプトマイシンプレートにおいて選択した。クローンを、カナマイシン感受性についてスクリーニングし、そして10個を選択し、全ては、ベクター中のXhoI部位から4.00位でのXhoI部位までのDNA領域が欠失された。これらのクローンは、O111抗原を発現せず、4.00位でのXhoI部位は、O抗原遺伝子クラスター内にある。1つのクローンを選択し、pPR1288と命名した。プラスミドpPR1230、pPR1231、およびpPR1288を図2に示す。
L.E.coli O111O抗原遺伝子クラスター(3,021〜9,981位)ヌクレオチド配列データの分析
BastinおよびReeves[1995「Escherichia coli O111のO抗原遺伝子(rfb)群の配列および分析」Gene 164:17-23]は、3,021〜9,981のマップ位置からのフラグメントを配列決定することによって、部分的に、E.coli O111O抗原遺伝子クラスターを特徴付けした。図3は、E.coli O111O抗原遺伝子クラスターの3,021〜9,981位の遺伝子組織を示す。orf3およびorf6は、wcaHおよびwcaGとの非常に高いレベルのアミノ酸同一性を有し(それぞれ、46.3%および37.2%)、かつ機能においてE.coli K-12 colanic遺伝子クラスターにおける糖生合成経路遺伝子に類似するようである。orf4およびorf5は、manCおよびmanB遺伝子に、それぞれ、高レベルのアミノ酸相同性を示す。orf7は、abequose経路遺伝子であるrfbHと高いレベルの相同性を示す。orf8は、12個の膜貫通セグメントを有するタンパク質をコードし、他のwzx遺伝子に二次構造における類似性を有し、それゆえ、O抗原flippase遺伝子であるようである。
材料および方法−第2部
A.E.coli O111O抗原遺伝子クラスターの1〜3,020および9,982〜14,516のヌクレオチド配列決定
新規なヌクレオチド配列を含んだサブクローンの、pPR1231(0および1,510のマップの位置)、pPR1237(-300〜2,744のマップの位置)、pPR1239(2,744〜4,168のマップの位置)、pPR1245(9,736〜12,007のマップの位置)、ならびにpPR1246(12,007〜15,300のマップの位置)(図2)を、以下のように特徴付けた:pPR1237、pPR1239、およびpPR1245のインサートの遠位末端を、ベクター中に位置するM13正方向および逆方向プライマーを使用して、配列決定した。PCRウォーキングを、配列データに基づくプライマーを使用して、各インサート内に、さらに配列決定するために行い、そしてプライマーを、配列決定のためにM13正方向または逆方向プライマー配列でタギングした。このPCRウォーキング手順を、全体のインサートが配列決定されるまで反復した。pPR1246は、12,007〜14,516位を特徴付けた。これらのサブクローンのDNAを、両方の方向において配列決定した。配列決定反応を、ジデオキシターミネーション法および熱サイクルを使用して行い、そして反応産物を、蛍光染料およびABI自動化配列決定器(CA, USA)を使用して分析した。
B. E.coli O111O抗原遺伝子クラスター(配列番号1の1〜3,020および9,982〜14,516位)ヌクレオチド配列データの分析
BastinおよびReeves[1995「Escherichia coli O111のO抗原遺伝子(rfb)群の配列および分析」Gene 164:17-23]によって特徴付けされなかったE.coli O111O抗原遺伝子クラスターの領域(1〜3,020および9,982〜14,516位)の遺伝子組成を、図3に示す。領域1において、2つのオープンリーディングフレームが存在する。領域2において、4つのオープンリーディングフレームが予測される。各遺伝子の位置は、表5に列挙する。
orf1(wbdH)の推定のアミノ酸配列は、Shigelladysenteriaeのrfp遺伝子のアミノ酸配列と、約64%の類似性を共有する。RfpおよびWbdHは、非常に類似の疎水性プロットを有し、両方とも、対応する位置において非常に確証的な予測される膜貫通セグメントを有する。rfpは、LPSコアの合成に関与するガラクトシルトランスフェラーゼであり、従って、wbdHは、ガラクトシルトランスフェラーゼ遺伝子であるようである。orf2は、E.coli K-12 colanic酸遺伝子クラスターにおいて同定されたgmd遺伝子に、アミノ酸レベルで85.7%の同一性を有し、gmd遺伝子であるようである。orf9は、10個の予測される膜貫通セグメントおよび大きな細胞質ループを有するタンパク質をコードする。この内部膜の位相幾何学は、全ての公知のO抗原ポリメラーゼの特徴的な特徴であり、従って、orf9は、O抗原ポリメラーゼ遺伝子のwzyをコードするようである。orf10(wbdL)は、Neisseria gonorrhoeaeのLsi2との低い相同性を有する、推定のアミノ酸配列を有する。Lsi2は、リポオリゴ糖の合成においてGlcNAcをガラクトースに付加することを担う。従って、wbdLは、コリトース(colitose)またはグルコーストランスフェラーゼ遺伝子のいずれかであるようである。orf11(wbdM)は、Yersinia enterocholiticaのTrsEと、高レベルのヌクレオチドおよびアミノ酸の類似性を共有する。TrsEは、推定の糖トランスフェラーゼであり、従って、wbdMは、コリトースまたはグルコーストランスフェラーゼをコードするようである。
要約すると、3つの推定のトランスフェラーゼ遺伝子および1つのO抗原ポリメラーゼ遺伝子は、E.coli O111O抗原遺伝子クラスターの1〜3,020および9,982〜14,516のマップの位置で同定された。GenBankのサーチは、3つの推定のトランスフェラーゼ遺伝子うちの2つおよびポリメラーゼ遺伝子について、ヌクレオチド配列レベルで有意な類似性を有する遺伝子は存在しないことを示した。配列番号1および図7は、O111抗原遺伝子クラスターのヌクレオチド配列を提供する。
材料および方法−第3部
A. E.coli O157:H7株(Statens Serum Institut, 5 Artillerivej, 2300, Copenhagen S, Denmarkの株C664〜1992)由来のO157抗原遺伝子クラスターのPCR増幅
E.coli O157O抗原遺伝子クラスターを、O抗原遺伝子クラスターのプロモーター領域において通常見出されるJumpStart配列[Hobbsら、1994「JunpStart配列:群化されるいくつかの多糖遺伝子に共通の39bpエレメント」Mol. Microbiol. 12:855-856]に基づく、一方のプライマー(プライマー番号412:att ggt agt tgt aag cca agg gcg gta gcg t)、およびO抗原遺伝子クラスターの下流に通常見出されるgnd遺伝子に基づく、他方のプライマー番号482(cac tgc cat acc gac gac gcc gat ctg ttg ctt gg)とともに、long PCR[Chengら、1994、「クローン化されたインサートおよびヒトおよびゲノムDNAからの長い標的の効率的な増幅」、P.N.A.S. USA 91:5695-569]を使用することによって、増幅した。Long PCRを、Boehringer Mannheim(Castle Hill NSW Australia)からのExpand Long Template PCR Systemを使用して行い、そしていくつかの反応からの14kbの長さの生成物を、合わせ、そしてPromega Wizard PCRプレップDNA精製系(Madison WI USA)を使用して精製した。次いで、PCR産物をフェノールで、そしてエーテルで2回、抽出し、70%エタノールで沈殿し、そして40μLの水中に再懸濁した。
B.ランダムなDNアーゼIバンクの構築:
約150ngのDNAを含有する2つのアリコートを、それぞれ、記載されるように改変したプロトコルを用いて、Novagen DNアーゼI Shotgun Cleavage(Madison WI USA)を使用するDNアーゼ消化に供した。各アリコートを、45μlの0.05M Tris-HCl(pH7.5)、0.05mg/mL BSA、および10mM MnCl2中に希釈した。同じ緩衝液中の5μLの1:3000または1:4500希釈のDNアーゼI(Novagen)(Madison WI USA)を、各チューブにそれぞれ添加し、そして10μlの停止緩衝液(100mM EDTA)、30%グリセロール、0.5% Orange G、0.075%キシレンおよびシアノール(Novagen)(Madison WI USA)を、15℃で5分間のインキュベーション後に添加した。次いで、2つのDNアーゼI反応チューブからのDNAを合わせ、そして0.8% LMTアガロースゲルにおいて分画し、そして約1kbの大きさのDNAを有するゲルセグメント(約1.5mLアガロース)を切り出した。DNAを、Promega Wizard PCR Preps DNA Purification(Madison WI USA)を使用して抽出し、そして200μLの水中に再懸濁し、その後、フェノールで、およびエーテルで2回、抽出し、そして沈殿させた。次いで、DNAを、17.25μLの水中に再懸濁し、そしてT4DNAポリメラーゼ修復、およびNovagen Single dA Tailing Kit(Madison WI USA)を使用する単一のdAテイル化に供した。次いで、反応混合物(約8ng DNAを含有する85μl)を、クロロホルム:イソアミルアルコール(24:1)で、1回抽出し、そして100μLの全容量中で、3×10-3pmol pGEM-T(Promega)(Madison WI USA)にライゲーションした。ライゲーションを、一晩、4℃で行い、そしてライゲーションされたDNAを沈殿させ、そして20μLの水中に再懸濁した後、E.coli株JM109にエレクトロポレートし、そしてBCIG-IPTGプレート上に播き、そしてバンクを得た。
C.配列決定
バンクのクローンからのDNA鋳型を、Advanced Genetic Technologies Corpからの96ウェル形式のプラスミドDNAミニプレップキットを使用して、配列決定のために使用した。これらのクローンのインサートを、pGEM-Tベクター中に位置する標準的なM13配列決定プライマー部位を使用して、一方または両方の末端から配列決定した。ABI Catalyst(CA USA)において配列決定反応を行った後、配列決定を、上記のように、ABI377自動化シーケンサー(CA USA)において行った。不十分な適用範囲の配列ギャップおよび領域を、既に得られた配列データに基づくプライマーを使用してO157染色体DNAから直接的にPCR増幅し、そしてPCRプライマーに付着された標準的なM13配列決定プライマー部位を使用して、配列決定した。
D.E.coli O157O抗原遺伝子クラスターヌクレオチド配列データの分析
配列データを、Stadenのプログラム[Staden, R.、1982「DNA配列決定のショットガン法によって生成されるゲル読み取りデータのコンピューター操作の自動化」Nuc. Acid Res. 10:4731-4751;Staden, R.、1986「私たちの配列操作ソフトウェアの現在の状態および移植可能性」Nuc. Acid Res. 14:217-231;Staden, R. 1982「核酸およびアミノ酸の配列を比較およびアラインメントするための相互作用的なグラフプログラム」Nuc. Acid Res. 10:2951-2961]を使用して、プロセスおよび分析した。図4は、E.coli O157O抗原遺伝子クラスターの構造を示す。12個のオープンリーディングフレームが、配列データから予測され、次いで、全てのこれらの遺伝子のヌクレオチドおよびアミノ酸の配列を、これらの遺伝子の潜在的な機能および特異性の同定のために、GenBankデータベースをサーチするために使用した。各遺伝子の位置を、表6に列挙する。ヌクレオチド配列を、配列番号2および図8に示す。
orf10および11は、manCおよびmanBに高レベルの同一性を示し、それぞれ、manCおよびmanBと命名した。orf7は、E.coli colanic酸被膜遺伝子クラスターのgmd遺伝子(Stevenson G.、K.ら、1996「細胞外多糖colanic酸の生成を担う、Escherichia coli K-12遺伝子クラスターの組成」J. Bacteriol. 178:4885-4893)に89%の同一性(アミノ酸レベルで)を示し、gmdと命名した。orf8は、E.coli colanic酸被膜遺伝子クラスターのwcaGに、ならびにYersiniaenterocolitica O8O抗原遺伝子クラスター(Zhang, L.ら、1997「リポ多糖O抗原の分子的および化学的特徴付けおよびY.enterocolitica血清型08の病原性におけるその役割」Mol. Microbiol. 23:63-76)]のwbcJ(orf14.8)遺伝子に、それぞれ、79%および69%の同一性(アミノ酸レベルで)を示した。colanic酸およびYersinia O8O抗原の両方は、O157 O抗原のように、フコースを含んでいる。gmd遺伝子産物の産物であるGDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースからのGDP-L-フコース合成に必要とされる、2つの酵素学的工程が存在する。しかし、近年、ヒトFXタンパク質が、wcaG遺伝子(その論文においてyefbとして言及される)と「有意な相同性」を有すること、およびFXタンパク質が、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースからGDP-L-フコースへの転換の両方の反応を行うことが、示された(Tonetti, Mら、1996「ヒトFXタンパク質によるGDP-L-フコースの合成」、J. Biol. Chem. 271:27274-27279)。
本発明者らは、このことは、これらの2工程を行うorf8について非常に強力な例を作製すると考え、および遺伝子をfc1と命名することを提唱する。フコース含有配列について、3つのバクテリア遺伝子クラスター間で類似性の類似のレベルを有する遺伝子は、manB、manC、gmd、およびfc1以外は存在しないという観察は、両方の機能を保持する1つ酵素を支援するものである。
orf5は、Vibro cholerae 01のwbeE(rfbE)に非常に類似し、これは、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースをGDP-ペロサミン(perosamine)に転換する、ペロサミン合成酵素であると考えられる(Stroeher, U.H.ら1995「ペロサミン生合成についての推定の経路は、Vibro cholerae O1のrfb領域内にコードされる最初の機能である」Gene 166:33-42)。V.cholerae O1およびE.coli O157O抗原は、それぞれ、ペロサミンおよびN-アセチル-ペロサミンを含む。V.cholerae O1のmanA、manB、gmd、およびwbeE遺伝子は、E.coli O157遺伝子クラスターの遺伝子に有意な類似性を示す、V.cholerae O1遺伝子クラスターの唯一の遺伝子であり、本発明者らは、V.choleraeのwbeの機能についてなされる予測を確認し、かつO157遺伝子クラスターのorf5が、GDP-ペロサミン合成酵素をコードすることを示すと考える。それゆえ、orf5は、perと命名される。orf5+約100bpの上流領域(4022〜5308位)は、Bilge, S.S.ら[1996「粘着におけるEscherichia.coli O157-H7 O側鎖の役割およびrfb遺伝子座の分析」Infect. Immun. 64:4795-4801]によって既に配列決定されている。
orf12は、アセチルトランスフェラーゼファミリー(Lin, W.ら、1994「StaphylococcusaureusにおけるI型カプセル多糖の生合成に必要な遺伝子の配列分析および分子特徴付け」J.Bacteriol. 176:7005-7016)の種々のメンバーの約50アミノ酸の保存領域に非常に高いレベルの類似性を示し、本発明者らは、これは、GDP-ペロサミンをGDP-perNAcに転換するN-アセチルトランスフェラーゼであると考える。orf12は、wbdRと命名された。遺伝子manB、manC、gmd、fcl、per、およびwbdRは、全てのO157遺伝子クラスターの予測される生合成経路遺伝子を説明する。
必要とされる残りの生合成工程は、UDP-GlcからのUDP-GalNAcの合成についてである。Yersiniaenterocoliticaにおいて、UDP-GalNAcは、ガラクトースエピメラーゼ(GalE)の相同体によってUDP-GlcNAcから合成され、そのため、galE様遺伝子が、Yersiniaenterocolitica O8遺伝子クラスターにおいて存在することが、提唱されている(Zhang, L.ら1997「リポ多糖O抗原の分子的および化学的特徴付け、ならびにYersiniaenterocolitica血清型O8の病原性におけるその役割」Mol. Microbiol. 23:63-76)。O157の場合において、遺伝子クラスター中にgalE相同体は存在せず、どのようにUDP-GalNacが合成されるのかは明らかでない。galオペロン中のgalE遺伝子によってコードされるガラクトースエピメラーゼは、UDP-GlcからUDP-Galへの転換に加えて、UDP-GlcNacからUDP-GalNAcの転換を行い得ることが考えられる。O157遺伝子クラスターにおいてUDP-GalNAc合成を担う任意の遺伝子は存在しないようである。
orf4は、多くのwzx遺伝子に類似性を示し、wzxと命名され、orf2は、他のwzy遺伝子の予測されるタンパク質における二次構造の類似性を示し、そのため、wzyと命名される。
orf1、orf3、およびorf6遺伝子産物は、全て、トランスフェラーゼの特徴を有し、wbdN、wbdO、wbdPと、それぞれ命名された。O157O抗原は、4個の糖を有し、4つのトランスフェラーゼが予測される。作用する第1のトランスフェラーゼは、ウンデカプレノールリン酸上に糖リン酸を置くと思われる。この機能を行うことが知られる2つのトランスフェラーゼ、WbaP(RfbP)およびWecA(Rfe)はウンデカプレノールリン酸に、それぞれ、ガラクトースリン酸、N-アセチル-グルコサミンリン酸を転移する。これらの糖のいずれも、O157構造において存在しない。
さらに、O157遺伝子クラスターの推定のトランスフェラーゼのいずれも、糖リン酸をウンデカプレノールリン酸に転移するWecAおよびWbaPにおいて見出され、かつ糖を、膜内に包埋されるウンデカプレノールリン酸に転移した任意のタンパク質に予測される膜貫通セグメントを有しない。
GlucNac-Pをウンデカプレノールリン酸に転移するWecA遺伝子は、腸内細菌共通抗原(ECA)遺伝子クラスターにおいて位置し、そしてこれは、大部分のおよびおそらく全てのE.coli株中で、ECA合成について、ならびにOユニット中の第1糖としてGlcNAcを有する株における、O抗原合成について機能する。
WecAは、Yersiniaenterocholitica O8 O抗原について、ウンデカプレノールリン酸へのGalNAc-1-Pの付加のためのトランスフェラーゼとして作用するようであり(Zhang, L.ら1997「リポ多糖O抗原の分子的および化学的特徴付けおよびYersiniaenterocolitica血清型08の病原性におけるその役割」Mol. Microbiol. 23:63-76)、そしてO157構造はGalNacを含むので、ここでもおそらくそうである。WecAはまた、E.coli 08および09株においてグルコース-1-Pリン酸をウンデカプレノールリン酸に付加することが報告されており、そしてウンデカプレノールリン酸への第1の糖の転移についての代替の可能性は、O157 O抗原中にグルコース残基が存在するので、グルコースのWecA媒介性の転移である。いずれの場合においても、トランスフェラーゼ遺伝子の必要な数が、GalNAcまたはGlcが、WecAによって転移される場合、および側鎖のGlcがO抗原遺伝子クラスターの外側のトランスフェラーゼによって転移される場合、存在する。
orf9は、E.coli colanic酸被膜遺伝子クラスターのwcaH遺伝子と高レベルの類似性(アミノ酸レベルで44%同一性、同じ長さ)を示す。この遺伝子の機能は知られておらず、本発明者らは、orf9に、wbdQの名称を与えた。
manBとwdbRとの間のDNAは、E.coli K12のH反復単位の1つと強力な配列類似性を有する。この領域に隣接する反転される反復配列は共に、なお認識可能であり、それぞれ、11塩基のうちの2塩基が変化されている。H反復関連タンパク質をコードする、この領域内に位置する遺伝子は、267塩基の欠失および種々の位置における変異を有する。H反復単位は、遺伝子クラスターに転座され、おそらく、他の場合において提唱されているように、遺伝子クラスターのアセンブリにおいて役割を果たすことから、長期間、この遺伝子クラスターと関連づけられてきたようである。
材料および方法−第4部
トランスフェラーゼのO抗原遺伝子、およびwzx、wzy遺伝子が、診断的なPCRについて、経路遺伝子よりも特異的であるという、本発明者らの仮説を試験するために、本発明者らは先ず、全てのE.coli O16 O抗原遺伝子についてのプライマーを使用して、PCRを行った(表4)。次いで、PCRを、E.coli O111トランスフェラーゼ、wzx、およびwzyの遺伝子のPCRプライマーを使用して行った(表5、5A)。PCRをまた、E.coli 0157トランスフェラーゼ、wzx、およびwzyの遺伝子のPCRプライマーも使用して行った(表6、6A)。
Statens Serum Institut, 5 Artillerivej, 2300 Copenhagen, Denmarkから入手可能なE.coliの166個の血清型からの染色体DNAを、Promega Genomic(Madison WI USA)単離キットを使用して単離した。164個の血清群が、Ewing W.H.:EdardsおよびEwing「腸内バクテリアの同定」Elsevier、Amsterdam 1986によって記載されること、およびそれらが1〜171の番号を付され、番号31、47、67、72、93、94、および122はもはや有効ではないことに注意されたい。2つの血清群19株のうち、本発明者らは19ab株F8188-41を使用したLior H. 1994[「家畜およびヒトにおけるEschericia. Coli」、31〜72頁、Eschericia. coliの分類、C.L. Gyles CAB internationalによる編集]は、さらに2つの番号付けされた172および173アミノ酸を付加し、使用される166個の血清群を与えた。プール当たり、DNAの5〜8個のサンプルを含有するプールを作製した。プール番号1〜19(表1)を、E.coli O111およびO157アッセイにおいて使用した。プール番号20〜28をまた、O111アッセイにおいて使用し、プール番号22〜24は、E.coli O111 DNAを含み、そしてポジティブコントロールとして使用した(表2)。プール番号29〜42をまた、0157アッセイにおいて使用し、またプール番号31〜36は、E.coli 0157 DNAを含有し、ポジティブコントロールとして使用した(表3)。プール番号2〜20、30、43、および44を、E.coli 016アッセイに使用した(表1〜3)。プール番号44は、E.coli K-12株C600およびWG1のDNAを含み、そしてそれらの間で、それらが全てのE.coli K-12 016 O抗原遺伝子を有するので、ポジティブコントロールとして使用した。
PCR反応を、以下の条件下で行った:変性、94℃/30秒間;アニーリング、種々の温度(表4〜8に言及)/30秒間;伸長、72℃/1分間;30サイクル。PCR反応を、各プールについて、25μLの容量において行った。PCR反応後、各プールからの10μLのPCR産物を、アガロースゲルにおいて泳動して、増幅されたDNAについて確認した。
E.coliおよびS.enterica染色体DNAサンプルを、染色体DNAの存在についてゲル電気泳動によって、および各E.coli K12またはSalmonella enterica LT2に基づくオリゴヌクレオチドを使用する、E.coliまたはS.enterica mdh遺伝子のPCR増幅によって[Boydら(1994)「Escherichia coliおよびSalmonella entericaの天然の集団におけるマレイン酸デヒドロゲナーゼ(mdh)における、対立遺伝子多型の分子遺伝学的な基礎」Proc. Nat. Acad. Sci. USA 91:1280-1284]、確認した。他のバクテリアからの染色体DNAサンプルは、染色体DNAのゲル電気泳動によって確認したのみであった。
A.E.coli O16 O抗原遺伝子クラスター配列に基づくプライマー
E.coli O16のO抗原遺伝子クラスターは、0111の配列決定の前に十分に配列決定されていた、唯一の典型的なE.coli O抗原遺伝子クラスターであり、本発明者らはそれを仮説の試験のために選んだ。各遺伝子についての1対のプライマーを、E.coli染色体DNAのプール2〜20、30、および43に対して試験した。各遺伝子についてのプライマー、アニーリング温度、および機能的な情報を、表4に列挙する。
5つの経路遺伝子について、rmlB、rmlD、rmlA、rmlC、およびglfについて、それぞれ、17/21、13/21、0/21、0/21、0/21のポジティブプールが存在した(表4)。wzx、wzy、および3つのトランスフェラーゼ遺伝子について、試験したE.coli染色体DNAの21個のプールの間にポジティブは存在しなかった(表4)。各場合において、番号44プールが、ポジティブな結果を与えた。
B.E.coli O111 O抗原遺伝子クラスター配列に基づくプライマー
O111のトランスフェラーゼ、wzxおよびwzy遺伝子のそれぞれの、1〜4個のプライマー対をE.coli染色体DNAのプール1〜21に対して試験した(表5)。wbdHについて、この遺伝子の様々な領域に結合する4個のプライマーの対を試験したところ、試験したE.coli染色体DNAの任意のそれらの21個のプールにおいて、正確な大きさの増幅DNAは存在しなかったので、O111に特異的であることが見出された。wbdMについて3対のプライマーを試験し、それらはすべて、特異的であるが、プライマー番号985/番号986は、1つのプールから間違った大きさのバンドを生成した。wzxについての3つのプライマーの対を試験したところ、それらはすべて特異的であった。wzyについて2つのプライマーの対を試験し、両方とも特異的であるが、番号980/番号983は、全てのプールにおいて間違った大きさのバンドを与えた。wbdLについて1つのプライマーの対を試験し、そして非特異的であることが見出され、それゆえさらなる試験を行わなかった。従って、wzx、wzy、および3つのトランスフェラーゼのうちの2つの遺伝子は、O111に非常に特異的である。増幅されたDNAにおいて見出された間違った大きさのバンドは、E.coliにおいて広範に存在する遺伝子の偶然のハイブリダイゼーションに起因すると推定される。各遺伝子についてのプライマー、アニーリング温度、および位置は、(表5)にある。
0111アッセイを、O抗原を発現するYersiniapseudotuberculosisShigellaboydii、およびSalmonellaenterica株からのDNAを含むプールを使用しても行った(表5A)。wbdH、wzx、wzy、またはwbdM由来のいずれのオリゴヌクレオチドも、これらのプールと正確な大きさに増幅されたDNAを与えなかった。特に、プール番号25は、E.coli 0111と同じO抗原を有するS.enterica Adelaideを含み:このプールは、試験した任意のプライマーについてポジティブなPCRの結果を与えず、このことは、これらの遺伝子がE.coli O111に非常に特異的であることを示す。
wbdH、wzx、wzy、およびwbdMに結合する12対のそれぞれは、O111 DNAを含有するプール(プール番号22〜24)と、予測されるバンドを生成する。プール22〜24は、プール21に存在する全ての株からのDNA+0111株DNAを含んだので(表2)、本発明者らは、12対のプライマーは全て、3つの未関連の0111株のそれぞれとポジティブなPCR試験を与えるが、試験した任意の他の株とはポジティブなPCR試験を与えないと結論した。従って、これらの遺伝子は、E.coli 0111に非常に特異的である。
C.E.coli O157 O抗原遺伝子クラスター配列に基づくプライマー
O157のトランスフェラーゼ、wzxおよびwzy各遺伝子の2または3つのプライマー対を、プール1〜19、29、および30のE.coli染色体DNAに対して試験した(表6)。wbdNについて、この遺伝子の種々の領域に結合する3つのプライマーの対を試験し、そして試験したE.coli染色体のこれらの21個のプールのいずれにおいてもDNAは増幅されなかったので、O157について特異的であることが見出された。wbdOについての3つのプライマー対を試験し、そしてこれらは全て特異的であったが、番号1211/番号1212は、全てのプールから間違った大きさの2つまたは3つのバンドを生成した。3つのプライマーの対を、wbdPについて試験し、これらは全て特異的であった。2つのプライマーの対をwbdRについて試験し、そしてこれらは全て特異的であった。wzyについて、3つのプライマーの対を試験し、そして全て特異的であったが、プライマー対番号1203/番号1204は、各プールにおいて間違った大きさの1つまたは3つのバンドを生成した。wzxについて、2つのプライマーの対を試験し、両方とも特異的であったが、プライマー対番号1217/番号1218は、2つのプールにおいて間違った大きさの2つのバンド、および7つのプールにおいて間違った大きさの1つのバンドをを生成した。増幅されたDNAにおいて見出される間違った大きさのバンドは、E.coliに広範に存在する遺伝子の偶然のハイブリダイゼーションに起因すると推定される。各遺伝子についてのプライマー、アニーリング温度、および機能情報は、表6にある。
0157アッセイを、O抗原を発現するYersiniapseudotuberculosisShigellaboydiiYersiniaenterocolitica 09、BrucellaabortusおよびSalmonellaenterica株からのDNAを含む、プール37〜42を使用して行った。プライマー対番号1203/番号1204が、Y.enterocolitica 09と2つのバンドを生成し、バンドの一方が、ポジティブコントロール由来のDNAと同じサイズであったことを除いては、wbdN、wzy、wbdO、wzx、wbdP、またはwbdR由来のオリゴヌクレオチドのいずれも、これらのプールと特異的に反応しなかった。プライマー対番号1203/番号1204は、wzyに結合する。Wzyのタンパク質の予測される二次構造は、全体に類似するが、配列決定されたwzy遺伝子間のアミノ酸またはDNAレベルでの類似性は非常に低い。従って、Y.enterocolitica O9は、E.coli O157のwzy遺伝子に密接に関連するwzy遺伝子を有することが考えられる。このバンドは、他の2つのwzyプライマー対(番号1205/番号1206および番号1207/番号1208)が、Y.enterocolitica 09とバンドを全く生成しなかったので、別の遺伝子の偶然のハイブリダイゼーションに起因することも考えられる。特に、プール番号37は、E.coli O157と同じO抗原を有するS.enterica Landauを含み、プール38および39は、E.coli O157と血清学的に交差反応するB.abortusおよびY.enterocolitica 09を含む。この結果は、これらの遺伝子は、1つのプライマー対は、Y.enterocolitica 09と交差反応した可能性があるものの、O157に非常に特異的であることを示す。
wbdN、wzx、wzy、wbdO、wbdP、およびwbdRに結合する16対のそれぞれは、O157 DNAを含有するプール(プール番号31〜36)と予測される大きさのバンドを生成する。プール29はO157株DNA以外にプール31〜36に存在する全ての株由来のDNAを含んでいたので(表3)、本発明者らは、16個のプライマーの対の全てが、5つの未関連のO157株のそれぞれとポジティブなPCR試験を与えると結論した。
従って、遺伝子wbdN、wzy、wbdO、wzx、wbdP、およびwbdRに基づくプライマーを使用するPCRは、E.coli O157に非常に特異的であり、6つの未関連のO157株のそれぞれとポジティブな結果を与えるが、1つのプライマー対のみが、E.coli O157と血清学的に交差反応することが知られるO抗原を有する3つの株のうちの1つと予測される大きさのバンドを与えた。
D.Salmonella enterica血清型C2およびB O抗原遺伝子クラスター配列に基づくプライマー
本発明者らはまた、S.enterica C2およびB血清群のトランスフェラーゼ、wzx、およびwzyの遺伝子についてのプライマーを使用してPCRを行った(表7〜9)。C2およびB O抗原遺伝子クラスターのヌクレオチド配列を、配列番号3(図9)および配列番号4(図10)として、それぞれ列挙する。Salmonella entericaの全ての46個の血清型由来の染色体DNA(表9)を、Promega遺伝子単離キットを使用して単離し、プール当たり4〜8サンプルの7プールを作製した。Salmonella enterica血清型BまたはC2 DNAは、46個のそれぞれの血清型のプライマーを試験するためのプールから省略したが、ポジティブコントロールとしての使用のために6つの他のサンプルを含有するプールに添加し、プール番号8を与えた。
PCR反応を、以下の条件下で行った:変性、94℃/30秒間;アニーリング、種々の温度(以下を参照)/30秒間;伸長、72℃/1分間;30サイクル。PCR反応を、各プールについて25μLの容量において行った。PCR反応後、各プールからの10μLのPCR産物を、アガロースゲルにおいて泳動して、増幅されたDNAについて確認した。正確な大きさのバンドを与えるプールについて、そのプールの個々の染色体サンプルを使用して、PCRを反復し、アガロースゲルにおいて泳動して、各サンプルから増幅されたDNAについて確認した。
Salmonella enterica血清型B O抗原遺伝子クラスター(LT2株の)は、完全に配列決定された最初のO抗原遺伝子であり、各遺伝子の機能は実験的に同定されている[Jiang, X.M.、Neal, B.、Santiago, F.、Lee, S.J.、Romana, L.K.、およびReeves, P.R.(1991)、「Salmonella serovar typhimurium(LT2株)のrfb(O抗原)遺伝子クラスターの構造および配列」Mol. Microbiol. 5(3)、695-713;Liu, D.、Cole, R.、およびReeves、P.R.(1996)「Wzx(Rfbx)についてのO抗原プロセシング機能:O-単位フリッパーゼについての有望な候補」、178(7)、2102-2107;Liu、D.、Haase, A.M.、Lindqvist, L.、Lindberg, A.A.、およびReeves, P.R.(1993)、「S. entericaにおけるO抗原生合成のグリコシルトランスフェラーゼ:群B、C2、およびE1のトランスフェラーゼ遺伝子の同定および特徴づけ」J. Bacteriol.、175、3408-3413;Liu、D.、Lindquist, L.、およびReeves P.R.(1995)、「Salmonella entericaにおけるO-抗原生合成のトランスフェラーゼ:群BおよびC2のジデオキシヘキソシルトランスフェラーゼ、ならびに群C2のアセチルトランスフェラーゼ」J. Bacterio1.、177、4084-4088;Romana, L.K.、Santiago, F.S.、およびReeves, P.R.(1991)「Salmonella serovar typhimurium LT2からのdチミジン-ジホスホ-D-グルコース4,6デヒドラーゼ(rfbB)の高レベルの発現および精製」BBRC、174、846-852]。経路遺伝子およびwbaPのそれぞれについての1つのプライマーの対を、Salmonella enterica DNAのプールに対して試験し、他のトランスフェラーゼおよびwzxの遺伝子のそれぞれについての2〜3つのプライマーの対をも試験した。各遺伝子のプライマーおよび機能的な情報、ならびに各プライマーの対についてのPCR反応のアニーリング温度のリストについて、表8を参照のこと。
群B LT2株の経路遺伝子について、rm1B、rm1D、rm1A、rm1C、ddhD、ddhA、ddhB、ddhC、abe、manC、およびmanBについて、それぞれ、19/45、14/45、15/45、12/45、6/45、6/45、6/45、6/45、1/45、9/45、8/45がポジティブであった(表9)。
LT2 wzx遺伝子について、本発明者らは、3つのプライマー対を使用し、それぞれ、1/45のポジティブを与えた。4つのトランスフェラーゼ遺伝子について、本発明者らは、合計9つのプライマー対を使用した。wbaVについての2つのプライマー対は、2/90のポジティブを与えた。wbaNの3つのプライマー対について、11/135が、ポジティブな結果を与えた。wbaPプライマー対について、10/45が、ポジティブな結果を与えた(表9)。
実験データは、wzxおよびwbaV群BO抗原遺伝子に由来するオリゴヌクレオチドが、O群67以外の45個全てのSalmonella enterica O抗原群の間で、群BO抗原に特異的であることを示す。Salmonella enterica B群のwbaNおよびwbaU遺伝子由来のオリゴヌクレオチドは、B群O抗原を検出し、そしてまた、群A、D1、およびD3とポジティブな結果を生成した。WbaUは、マンノースα(1-4)マンノース結合についてのトランスフェラーゼをコードし、群A、B、D1において発現されるが、wbaNは、ラムノースα(1-3)ガラクトース結合についてのトランスフェラーゼをコードし、群A、B、D1、D2、D3、およびE1に存在する。このことは、群B wbaUおよびwbaN遺伝子とのポジティブな結果を説明する。群EおよびD2のwbaN遺伝子は、群A、B、D1、およびD3のwbaN遺伝子の配列とかなりの配列の差異を有し、このことは、群B、D1、およびD3のみとのポジティブな結果を説明する。
wzxおよびトランスフェラーゼ遺伝子に由来するSalmonella enterica Bプライマーは、Salmonella enterica 067とポジティブな結果を生成した。本発明者らは、Salmonella enterica 067は、群BO抗原群の遺伝子を全て有することを見出した。この知見についてはいくつかの可能性のある説明があり、遺伝子クラスターが、変異に起因して機能せず、および群067の抗原性は、別の抗原に起因するか、または合成後に改変され、それによってその抗原性が変化されるという可能性を含む。それゆえ、Salmonella enterica 067は、PCR診断アッセイにおいてSalmonella enterica群Bとして評価される。しかし、Salmonella enterica 067は、まれなO抗原であり、2324個の公知の血液型亜型体のわずか1つ(血液型亜型交差体(serovar Crossness))が、067血清型を有するだけであり[Popoff M.Y.ら(1992)「Salmonella enterica血液型亜型の抗原処方」第6改定版、Salmonella entericaに対する参照および研究のためのWHO共同研究センター、パスツールパリフランス研究所]、かつ血液型亜型交差体は、一度単離されたのみである[M. Propoffの私信]ので、これはほとんど重要でない。
wbaP由来のSalmonella enterica Bプライマーは、群A、C2、D1、D2、D3、E1、54、55、67、およびE4 O抗原群と反応した。WbaPは、脂質キャリア、ウンデカプレノールリン酸へのガラクトースリン酸の転移によってO単位合成を開始するガラクトシルトランスフェラーゼをコードする。この反応は、いくつかのO抗原の合成に共通である。wbaPは、O抗原内に結合を作製しないので、それ自体で本発明の他のトランスフェラーゼから区別される。
本発明者らはまた、血清型C2のwzx、wzy、および5つのトランスフェラーゼの遺伝子についての20個のプライマー対を試験し、そして7つのプールの全てにおいてポジティブは見出されなかった(表7)。
群A、B、D1、D2、D3、C2、およびE1は、一般に多くの遺伝子を共有する。これらの遺伝子のいくつかは、1つよりも多い配列とともに生じ、この場合において、各特異的な配列は、それが生じる血清群の1つに因んで名付けられる。これらの配列特異性の分布を、表10に示す。本発明者らは、Salmonella entericaのwzy、wzx遺伝子、およびトランスフェラーゼの遺伝子のヌクレオチド配列をアラインし、それによってSalmonellaenterica群A、B、D1、D2、D3、C2、およびE1を特異的に検出および同定するために使用され得る核酸分子の特定の組み合わせを決定した(表10)。結果は、多くのO抗原群が、単一の特異的な核酸分子を使用して検出および同定され得るが、他の群、特にD2およびE1、ならびにAおよびD1は、遺伝子の組み合わせに由来する核酸分子のパネルを必要とすることを示す。
食品、患者、および糞便由来のサンプルを含む特定のサンプル型の試験に関して、本発明の方法を行う際に、サンプルは、DNAベースの試験についてこのようなサンプルを調製するにおいて日常的に使用される、日常的な技術によって調製されることを理解されたい。

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配列表
(1)一般情報
(i)出願人:リーブス,ピーター アール ワン,リー
(ii)発明の名称:バクテリア抗原特異核酸分子およびその用途
(iii)配列の数:4
(iv)住所
(A) 宛て先:トーマス グムレイ
(B) 街:168ウォカーストリート
(C) 市:ノースシドニー
(D) 州:ニューサウスウェールズ
(E) 国:オーストラリア
(F) 郵便番号:2068
(v)コンピュータ読取形態
(A) 媒体:フロッピーディスク
(B) コンピュータ:IBM PC互換機
(C) オペレーション・システム:PC-DOS/MS-DOS
(D) ソフトウェア:パテントイン リリース#1.0,バージョン#1.30
(vi)出願データ
(A) 出願番号
(B) 出願日
(C) 分類
(viii)代理人
(A) 氏名:グムレイ,トーマス ピー
(ix)通信情報
(A) 電話番号:99575944
(B) FAX番号:99576288
(2)配列番号1の情報
(i)配列の特徴
(A) 配列の長さ:14516塩基対
(B) 配列の型:核酸
(C) 鎖の数:一本鎖
(D) トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA
(iii)ハイポセチカル配列:NO
(iv)アンチセンス:YES
(v)起源:
(A) 生物名:大腸菌
(ix)配列:配列番号1
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(2)配列番号2の情報
(i)配列の特徴
(A) 配列の長さ:14024塩基対
(B) 配列の型:核酸
(C) 鎖の数:二本鎖
(D) トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA
(iii)ハイポセチカル配列:NO
(iv)アンチセンス:YES
(v)起源:
(A) 生物名:大腸菌
(vi)注 最初の19塩基対はロングPCRに使用したプライマーからである。
(ix)配列:配列番号2
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(2)配列番号3の情報
(i)配列の特徴
(A) 配列の長さ:12441塩基対
(B) 配列の型:核酸
(C) 鎖の数:二本鎖
(D) トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(ゲノミック)
(iv)アンチセンス:YES
(v)起源:
(A) 生物名:サルモネラ・エンテリカ血液型亜型ミュエンヒェン血清グループCC2
(ix)配列:配列番号3
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(2)配列番号4の情報
(i)配列の特徴
(A) 配列の長さ:22080塩基対
(B) 配列の型:核酸
(C) 鎖の数:二本鎖
(D) トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(ゲノミック)
(iv)アンチセンス:YES
(v)起源:
(A) 生物名:サルモネラ・エンテリカ血液型亜型ティフィリウム(血清グループB)
(ix)配列:配列番号4
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Technical field
The present invention relates to novel nucleotide sequences located in gene clusters that control the synthesis of bacterial polysaccharide antigens, particularly O antigens, as well as the detection of bacteria expressing specific polysaccharide antigens (especially O antigens) and polysaccharide antigens of these bacteria (especially O antigens). Relates to the use of these nucleotide sequences to identify
Background art
It is well known that enteropathogenic E. coli strains are responsible for human diarrhea and hemorrhagic colitis and are potentially life threatening sequelae including hemolytic uremic syndrome and thrombotic thrombocytopenic purpura Lead to. Some of these strains are commonly found in livestock, and human infections are usually the result of consumption of improperly processed and contaminated meat or dairy products. It is known that the O-specific polysaccharide component ("O antigen") of lipopolysaccharide is a major virulence factor of enteropathogenic E. coli strains.
The Escherichia coli O antigen is highly polymorphic, and 166 different shapes have been identified for this antigen; Ewing, WH [Edwards and Ewings “Identification of Enterobacteriaceae” Elsbyer, Amsterdam (1986)] examines 128 different O antigens, but Lior H. (1994) has expanded its number to 166 ["Coliform classification", domestic animals and E. coli in humans, 31-72, edited by CL Gyles, CAB International].Salmonella entericaThe genus has 46 known O antigen types [Popoff, M. Y. et al. (1992) "Salmonella entericaAntigen shape of serovars "6th edition,Salmonella entericaWHO Collaborating Center for Reference and Research, Pasteur Institute, Paris France].
An important step in determining the biosynthesis of the O antigen and thus the mechanism of polymorphism is to characterize the gene cluster that controls O antigen biosynthesis. Genes specific for O antigen synthesis are generallyE.coli In the gene cluster of 45 minutes on the chromosomal map of K-12 [Backmann, B. J. 1990 “Linkage map of Escherichia coli K-12”, Microbiol. Rev. 54: 130-197],Salmonella enterica It is located in the corresponding position in LT2 [Sanderson et al. (1995), “Salmonella enterica typhimurium gene map ", VIII edition, Microbiol. Rev. 59: 241-2303]. In both cases, the O antigen gene clusterE.coliandS.entericaAs close to the gnd gene as in the strain [Reeves PR (1994) “Lipopolysaccharide biosynthesis and assembly” 281-214, A. Neuberger and LLM van Deenen Compilation “Bacterial Cell Membrane, New Integrated Biochemistry”, Volume 27, published by Elsbyer Science. These genes encode enzymes for the synthesis of nucleotide diphosphate sugars and for assembling the sugars into oligosaccharide units, and generally for the polymerization to O antigens.
E.coli O gene cluster is extensiveE.coli Although cloned for the O antigen, the O antigens of O7, O9, O16 and O111 have been studied in more detail, and O9 and O16 have been fully characterized to date with respect to nucleotide sequences [Kido, Turkishf. , Sugiama, Uchiya, Sugihara, Komatsu, Kato and Yang (Kido N, Torgov VI, Sugiyama T., Uchiya K., Sugihara H., Komatsu T., Kato N. & Jann K.) (1995) “Escherichia coli O9 polysaccharide expression:E.coli Sequencing of the O9rfb gene cluster, characterization of mannosyltransferase, and proof of ATP-binding cassette transport system ", J. of Bacteriol. 177, 2178-2187; Stevenson, Neil, Riu, Hobbs, Packer, Batley, Redmond, Lindgeist , And Reeves (Stevenson G., Neal B., Liu D., Hobbs M., Packer NH, Batley M., Redmond JW, Lindguist L. & Reeves PR) (1994) "E.coli Construction of K-2 O antigen and sequence of its rfb gene cluster ", J. of Bacteriol., 176, 4144-4156; Jayaratne, P. et al. (1991)" Escherichia coli O9: GDP-mannose formation in K30 Cloning and analysis of overlapping rfbM and rfbK genes involved in and the involvement of the rfb gene in group 1K 30 capsular polysaccharide synthesis ", J. Bacteriol. 176: 3126-3139; Valvano, MA and Crosa, JH ( 1989) “Human invasionE.coli O: of the chromosomal gene that determines the O7 lipopolysaccharide antigen of the K1 strainE.coli Molecular cloning and expression in K-12 ", Inf and Immun. 57: 937-943; Marolda, C. L. and Valvano, M.A. (1993);" VW187 strain (E.coli Identification, expression and DNA sequence of GDP-mannose biosynthetic genes encoded by the O7rfb gene cluster of O7: K1) ", J. Bacteriol. 175: 148-158].
Bastin, D. A. et al. (1991) ["E.coli Of the rfb gene cluster that determines the O antigen of the O11 strainE.coli Molecular cloning and expression in K-12 ",Mol Microbiol5: 9, 22223-22231] and Bastin, D.A. and Reeves, P. R. (1995) ["E.coliSequence and analysis of O111 O antigen gene (rfb) cluster "Gene164: 17-233]E.coli Separate the chromosomal DNA encoding the O111rfb region,E.coli Six open reading frames (orfs) characterizing the 6992 bp fragment of O 111rfb have been identified in the 6962 bp partial fragment, and the linear sequence of these orfs is the GDP-mannose pathway genes, rfbK and rfbM, and other rfb and cps. It was revealed that it is homologous with the gene.
Salmonella entericaThe nucleotide sequences of loci that control O antigen expression of B, A, D1, D2, D3, C1, C2 and E have been characterized [Brown, P. K., L. K. Romana and P. R. Reeves ((1991) "Group C2S.entericaCloning of rfb gene clusters from: comparison with rfb regions of groups B and D, Mol. Microbiol. 5: 1873-1881; Jiang, XM, B. Neal, F. Santiago, SJ Lee, LK Romana, and PR Reeves ) (1991)Salmonella entericaStructure and sequence of rfb (O antigen) gene cluster of subtype typhimurium (LT2) ", Mol. Microbiol. 5: 692-713; SJ Lee, LK Romana, and PR Reeves (1992) ) "Group C1S.entericSequence and structural analysis of the rfb (O antigen) gene cluster from strain a ", J. Gen. Microbiol. 138: 1843-1855; Louis, Berma, Romana, and Reeves (Lui, D., NK Verma, LK Romana, and PR Reeves) (1991)Salmonella entericaRelationship between rfb regions of blood type subtypes A, B and D ", J. Bacteriol. 173: 4814-4819; Verma, N. K. and P. Reeves (1989)" Group A and Group DSalmonella entericaIdentification and sequence of rfbS and rfbE to determine the antigen specificity of ", J. Bacteriol. 171: 5694-5701; Wang, L., L. K. Romana, and P. R. Reeves (1992)"Salmonella enterica Molecular analysis of entericae group E1rfb gene cluster: genetic basis of O antigen and major polymorphisms ”, Genetics 130: 429-443; Wyk, P. and P. Reeves (1989)“ Group BSalmonella entericaeIdentification and sequence of an abequos synthase that confers antigen specificity to the gene: homology to galactose epimerase ", J. Bacteriol. 171: 5687-5633; Tian, Hobbs, and Reeves (Xiang, SH, M. Hobbs , and PR Reeves) 1994, “Group D2S.entericaMolecular analysis of strain rfb gene cluster: Evidence of its origin from an insertion sequence mediated recombination event between group E and D1 strains ", J. Bacteriol. 176: 4357-4365; Curd, Riu and Reeves (Curd, H., D. Liu and PR Reeves)Salmonella entericaRelationship between group B, D1, D2 and D3O antigens ", J. Bacteriol. 180: 1002-1007].
Closely relatedShigella (actuallyE.coliCan be considered part ofS. dysenteriaeandS.flexneriThe O antigen of is completely sequenced and is flanked by gnd [Klena JD & Schnaitman CA (1993) “Functions of the rfb gene cluster andShigella dysenteriaeRfe gene in the synthesis of O antigen by 1 ", Mol. Microbiol. 9: 393-402: Morona, Mabris, Fararino and Manning (Morona, R., Mavris, M., Fallarino, A. & Manning, P.) ( 1994)Shigella flexneriCharacterization of the rfc region ", J. Bacteriol. 176: 733-747].
O antigens of enteropathogenic E. coli strains andS.entericAs long as the O antigen of a strain is the main virulence factor and is highly polymorphic,E.coliDetectS.entericaThere is a real need to develop highly specific, sensitive, rapid, and inexpensive diagnostic assays for detecting. Also,E.coliIdentifying the O antigen of the strain,S.entericaThere is a real need to develop diagnostic assays to identify strain O antigens.E.coliThese requirements for the detection of EHEC (enteric pathogenic hemorrhagicE.coli) Stocks, but this is the most necessary area.E.coliIn ETEC (enteric toxicityE.coliI'm interested in diagnosis.
The first diagnostic system adopted in this areaE.coli O antigen expression strain orS.enterica  A large amount of antiserum prepared against the O antigen expression strain was used. This technique is inherently difficult with respect to the preparation, storage and use of its reagents, and the time required to obtain meaningful diagnostic results.
S.entericaThe nucleotide sequence derived from the O antigen gene cluster of the strain isS.entericaIt has been used to determine O antigen [Luk, J.M.C. et al. (1993) “S.entericaSelective amplification of the Abequoose and Palatose synthase genes (rfb) by polymerase chain reaction for identification of major serogroups (A, B, C2, and D) ", J. Clin. Microbiol. 31: 2118-2123]. All rfb of subtypes Typhimurium, Paratyphi A, Typhi, Muenchen and Anatum representing groups B, A, D1, C2 and E1, respectively. The complete nucleotide sequence characterization ahead of the locus allowed Luke et al. To select oligonucleotide primers specific for these serogroups. Thus, Luke's method isS.entericaNucleotides observed to identify serotype-specific oligonucleotides by arranging known nucleotide sequences corresponding to CDP-adequose and CDP-palatose synthesis genes within the O antigen region of serogroups E1, D1, A, B and C2. Based on using sequence differences.
In an attempt to determine the O antigen serotype of an Escherichia coli strain producing Shiga toxin-like toxin, Paton, AW et al. (1996) ["hemolytic uremic disease caused by dried fermented sausage contaminated with Escherichia coli producing Shiga toxin-like toxin" Molecular microbiological study of syndrome development ", J. Clin. Microbiol. 34: 162-1627] used oligonucleotides derived from the wbdI (orf6) region,E.coli  In PCR diagnostic assays believed to be specific for O111E.coli  Derived from the O111 sequence. According to an unpublished paper, the Patong et al. Method is flawed in that the nucleotide sequence derived from wbdI may not specifically identify the O111 antigen, and in fact the detection is a false positive result. . Patong et al. Have detected five O111 antigen isolates by PCR and have revealed that only three of these isolates have detected bacteria that actually react with O111-specific antisera.
Disclosure of the invention
Although we do not want to be bound by a specific hypothesis, we now believe that the false positives seen by the Patong et al. Method are that the nucleic acid molecule employed by the Patong et al. Genes with functions [Bastin DA and Reeves, PR (1995),E.coliThis is due to the fact that it is derived from the sequence and analysis of the O antigen gene (rfb) cluster of O111, Gene, 164: 17-23]E.coliThey also believe that they lack the nucleotide sequence specificity necessary to identify the O antigen. The present inventors currently believe thatS.entericaOr many of the nucleic acid molecules derived from sugar pathway genes expressed in other enteric bacteria also appear to lack the nucleotide sequence specificity necessary to identify specific O antigens or specific serotypes It is.
In this regard, the genes for polysaccharide antigen synthesis include those related to the synthesis of sugars present in the antigen (sugar pathway genes) and those related to the handling of these sugars that form polysaccharides. It is important to keep in mind. The present invention is primarily concerned with the latter group of genes, particularly assembly and transport genes such as transferase, polymerase and flippase genes.
The inventors surprisingly found that using nucleic acid molecules derived from specific assembly and transport genes within the O antigen gene cluster, particularly transferase, wzx and wzy genes, the specificity of O antigen detection and identification. It has been found that it can be improved. The present inventors are not necessarily limited to the detection of specific O antigens encoded by the nucleic acid molecules exemplified herein, but are widely applicable to the detection of bacteria expressing O antigens and the identification of general O antigens. I believe it is applicable. Furthermore, because of the similarity between gene clusters involved in the synthesis of O antigen and those of other polymorphic polysaccharide antigens such as bacterial capsular antigens, the methods and molecules of the present invention also apply to these other polysaccharide antigens. We believe it can be applied.
Accordingly, in one aspect, the invention relates to the identification of nucleic acid molecules useful for the detection and identification of specific bacterial polysaccharide antigens.
The present invention provides nucleic acid molecules derived from the following genes: genes encoding transferases; or genes encoding enzymes involved in the transport or processing steps of polysaccharide or oligosaccharide units, such as the wzx gene, wzy gene, or A gene having a similar function; said gene is involved in the synthesis of a particular bacterial polysaccharide antigen, in which case the sequence of the nucleic acid molecule is specific to the particular bacterial polysaccharide antigen.
Polysaccharide antigens such asE.coliCapsular antigens (type I and type II), toxic capsular of Salmoella sv typhi and species of capsular antigens such as Streptococcus pneumoniae and Staphylococcus albus , Encoded and provided by a gene including a sugar transferase gene and a gene for transport and processing steps of polysaccharide or oligosaccharide units. These are in some cases wzx or wzy, but in other cases they are quite different because different process steps are used. Examples of other gene clusters are Streptococcus thermophilus (Streptococcus thermophilus) Extracellular polysaccharide, Rhizobium merillotti (Rhizobiummelilotti)Exopolysaccharides, and Klebsiella pneumoniae (Klebsiella pneumoniae)This is a gene cluster for the K2 capsule and the like. All of these have genes that can be seen to include nucleotide sugar pathway genes, sugar transferase genes and genes for oligosaccharide or polysaccharide processing steps by experimental analysis, comparison of nucleotide sequences or predicted protein structures.
E.coli In the case of the K-12 colanic acid capsular gene cluster [Stevenson et al. (1996) "E.coli K-12 gene involved in the production of extracellular polysaccharide colanic acid" J. Bacteriol. 178 : 4885-4893] genes from three classes were tentatively or definitively identified. Cholanic acid capsules are classified as E. coli type I capsules.
The present inventors generally have a transferase gene and an oligosaccharide processing step gene that encodes a nucleotide sugar synthesis pathway such that most sugars present in such capsules occur in different serotype capsules, I believe it is more specific to a particular capsule. Thus, it can now be predicted that nucleotide sugar synthesis pathway genes are more general than those of the capsular type.
As described below, we have a polysaccharide antigen gene cluster that shares a transferase gene and / or oligosaccharide or polysaccharide gene, and therefore selects nucleotide sequences completely within these genes. That this may lead to cross-reactivity; an example of a capsular antigen isE.coli For type II capsules, only the transferase gene is sufficiently specific. However, we nevertheless, in light of their previous results, the present inventors have found that transferase genes or genes that control oligosaccharide or polysaccharide processing steps are responsible for the specific detection and characterization of polysaccharide serotypes. Therefore, we consider it a good target for selecting nucleotide sequences. Thus, if there is similarity between specific genes, selecting nucleotide sequences from other transferase genes or oligosaccharide or polysaccharide processing genes within the relevant gene cluster will still provide specificity. Wax, or using a combination of nucleotide sequences, will give the desired specificity. Combinations of nucleotide sequences may include both nucleotide sequences derived from pathway genes and nucleotide sequences derived from transferase, wzx or wzy genes.
Thus, the present invention also provides a group of nucleic acid molecules, which nucleic acid molecules are derived from a combination of genes encoding a transferase and / or polysaccharide or oligosaccharide unit transport or processing step enzyme, such as wzx or wzy. In this case, the combination of genes is specific for the synthesis of a particular bacterial polysaccharide antigen, in which case a group of nucleic acid molecules is specific for the bacterial polysaccharide antigen. In another preferred form, the nucleic acid molecule is derived together with a nucleic acid molecule derived from a pathway gene from a combination of genes encoding transferase and / or polysaccharide or oligosaccharide unit transport or processing step enzymes such as wzx or wzy. Is done.
In a second aspect, the present invention relates to the detection of bacteria expressing O antigens in diagnostic assays and the identification of nucleic acid molecules useful for identifying the O antigens of these bacteria.
The present invention provides nucleic acid molecules derived from the following genes: a gene encoding a transferase; or a gene encoding an enzyme involved in the transport or processing steps of a polysaccharide or oligosaccharide unit, such as a wzx or wzy gene; A gene is involved in the synthesis of a specific bacterial O antigen, in which case the sequence of the nucleic acid molecule is specific for a particular bacterial O antigen.
The length of the nucleic acid of the present invention may vary. In one embodiment, the length of the nucleic acid consists of about 10 to about 20 nucleotides.
In one preferred embodiment, the present invention provides nucleic acid molecules derived from the following genes: genes encoding transferases; or genes encoding enzymes involved in transport or processing steps of polysaccharide or oligosaccharide units, such as A wzx or wzy gene, which is involved in the synthesis of O antigen expressed by E. coli, and its nucleic acid molecule sequence is specific to O antigen.
In a further preferred embodiment, the sequence of the nucleic acid molecule is specific for the nucleotide sequence encoding the O111 antigen (SEQ ID NO: 1). More preferably, the sequence is wbdH (nucleotide positions 739-1932 of SEQ ID NO: 1), wzx (nucleotide positions 8646-9911 of SEQ ID NO: 1), wzy (nucleotide positions 9901 to 10953 of SEQ ID NO: 1), wbdM (SEQ ID NO: 1). 1 nucleotide position 11821-12945), and a gene selected from the group consisting of fragments of these molecules at least 10-12 nucleotides in length. Particularly preferred nucleic acid molecules are those listed in Tables 5 and 5A for the above genes.
In another further preferred embodiment, the sequence of the nucleic acid molecule is specific for the nucleotide sequence encoding the O157 antigen (SEQ ID NO: 2). More preferably, the sequence is wbdN (nucleotide positions 79 to 861 of SEQ ID NO: 2), wbdO (nucleotide positions 2011 to 2757 of SEQ ID NO: 2), wbdP (nucleotide positions 5257 to 6471 of SEQ ID NO: 2), wbdR (SEQ ID NO: 2). 2 nucleotide positions 13156 to 13821), wzx (nucleotide positions 2744 to 4135 of SEQ ID NO: 2), and wzy (nucleotide positions 858 to 2042 of SEQ ID NO: 2). Particularly preferred nucleic acid molecules are those listed in Tables 6 and 6A.
In a further preferred embodiment, the present invention provides a nucleic acid molecule derived from the following gene: a gene encoding a transferase; or a gene encoding an enzyme involved in transport or processing steps of a polysaccharide or oligosaccharide unit, for example, wzx or wzy gene;S.entericaIn which the sequence of the nucleic acid molecule is specific for the O antigen.
In a more preferred form of this embodiment, the sequence of the nucleic acid molecule isS.enterica Specific for nucleotide sequence encoding C2 antigen (SEQ ID NO: 3). More preferably, the sequence of the nucleic acid molecule is derived from a gene selected from the group consisting of the following genes: wbaR (nucleotide positions 2352 to 3314 of SEQ ID NO: 3), wbaL (nucleotide positions 3361 to 3875 of SEQ ID NO: 3). ), WbaQ (nucleotide positions 3777-5020 of SEQ ID NO: 3), wbaW (nucleotide positions 6313-7323 of SEQ ID NO: 3), wbaZ (nucleotide positions 7310-8467 of SEQ ID NO: 3), wzx (nucleotide positions 1019 of SEQ ID NO: 3). ˜2359), and wzy (nucleotide positions 5114-6313 of SEQ ID NO: 3). Particularly preferred nucleic acid molecules are those listed in Table 7.
In a more preferred further form of this embodiment, the sequence of the nucleic acid molecule isS.entericaSpecific for nucleotide sequence encoding B antigen (SEQ ID NO: 4). More preferably, the sequence is derived from wzx (nucleotide positions 12762 to 14054 of SEQ ID NO: 4) or wbaV (nucleotide positions 14059 to 15060 of SEQ ID NO: 4). Particularly preferred nucleic acid molecules are those listed in Table 8 derived from the wzx and wbaV genes.
In an even more preferred form of this embodiment, the sequence of the nucleic acid molecule is specific for the S. enterica D3O antigen and is derived from the wzy gene.
In an even more preferred form of this embodiment, the sequence of the nucleic acid molecule isS.entericaIt is specific for the E1 O antigen and is derived from the wzx gene.
Transfer genes or genes encoding transport or processing steps of polysaccharide or oligosaccharide units, such as wzx or wzy genes, are excellent targets for specific detection of individual O serotypes, but differ such that cross-reactions occur Within this group are individual genes or portions thereof that can prove to be identical or closely related between O serotypes. Cross-reactions should be avoided by selecting different targets within this group or by using multiple targets within this group.
Furthermore, the O antigen gene cluster may arise from the recombination of at least two strains such that a unique O antigen type is provided by a combination of gene products shared with at least two other O antigen types. Is recognized. Examples of this phenomenon areS.entericaO antigen serotype D2, which has genes from D1 and E1, but none of D2 is unique. In these situations, detection of the O antigen type can still be achieved according to the present invention, but in order to detect a unique combination of genes that are present only in this particular O antigen gene cluster, a combination of nucleic acid molecules is used. There is a need to.
Thus, the present invention also provides a group of nucleic acid molecules, wherein the nucleic acid molecule is a gene encoding an enzyme for transport or processing steps of a transferase and / or polysaccharide or oligosaccharide unit, such as wzx or Derived from the wzy gene, in which case a group of nucleic acid molecules are specific for the bacterial O antigen. Preferably, the specific bacterial O antigen isS.entericaExpressed by More preferably, the group of nucleic acid molecules is specific for the D2O antigen and is derived from the E1 wzy gene and the D1 wzx gene.
A combination of nucleotide sequences may include a nucleotide sequence derived from a pathway gene, together with a nucleotide sequence derived from a transferase, a wzx or wzy gene.
Thus, the present invention also provides a group of nucleic acid molecules, wherein the nucleic acid molecule is a gene encoding an enzyme for transport or processing steps of a transferase and / or polysaccharide or oligosaccharide unit, such as wzx or Derived from the wzy gene, and the sugar pathway gene, in which case a group of nucleic acid molecules are specific for the bacterial O antigen. Preferably, the O antigen isS.entericaExpressed by
It is further observed that pseudohybridization may occur through the initial selection of sequences found in many different genes, which typically compares, for example, the size of the band to a PCR gel control. In that case, other alternative sequences can be selected.
We are based on the knowledge of the present invention and information available on polysaccharide antigen gene clusters (including O antigen gene clusters) and through the use of experimental analysis, comparison of nucleic acid sequences or predicted protein structures. The nucleic acid molecule according to the present invention can be easily induced toward a specific polysaccharide antigen of interest. Appropriate bacterial strains are generally available for a fee from the depository.
As mentioned above, there are currently 166 types confirmedE.coliWhile there is O antigen,S.entericaHas 46 known O antigen types [Popoff M. Y. et al. (1992) "Salmonella subtype antigen form" 6th edition,S.entericaWHO Collaborating Center for Reference and Research, Pasteur Institute, Paris France]. Many other bacterial genera are known to have the O antigen, which are Citrobacter, Shigella, Yersinia, Plesiomonas, Vibrio and Proteus. ).
166 different typesE.coli  Samples of the O antigen serotype are available from the National Serum Institute, Copenhagen, Denmark.
46 kindsS.entericaSerotypes are available from the Institute of Medicine and Veterinary Medicine, Adelaide, Australia.
In another aspect, the invention relates to a method of testing a sample for the presence of one or more bacterial polysaccharide antigens, the method contacting the sample with at least one oligonucleotide molecule that can specifically hybridize to the following genes: Consisting of: (i) a gene encoding a transferase, or (ii) a gene encoding an enzyme for transport or processing steps of an oligosaccharide or polysaccharide unit, such as a wzx or wzy gene; Relevant to the synthesis of polysaccharide antigens; suitable conditions are that at least one oligonucleotide molecule specifically hybridizes to at least one such gene of a bacterium expressing a particular bacterial polysaccharide antigen present in the sample; A specifically hybridized oligonucleotide molecule It is a condition to be able to leave.
If a single specific oligonucleotide molecule is not available, a combination of molecules that specifically hybridize to the target region may be used. Thus, the present invention provides a group of nucleic acid molecules for use in the test methods of the present invention, wherein the nucleic acid molecules are genes encoding transferase and / or polysaccharide or oligosaccharide unit transport or processing step enzymes. Derived from, for example, wzx or wzy, where a group of nucleic acid molecules are specific for a particular bacterial polysaccharide. A group of nucleic acid molecules can optionally include nucleic acid molecules derived from sugar pathway genes.
In another aspect, the invention relates to a method for testing a sample for the presence of one or more bacterial polysaccharide antigens, the method specifically hybridizing the sample having at least one pair of oligonucleotide molecules to the following genes: Contacting with at least one oligonucleotide molecule of said pair of: (i) a gene encoding a transferase, or (ii) a gene encoding an enzyme for transport or processing steps of an oligosaccharide or polysaccharide unit, For example, a wzx or wzy gene; where the gene is involved in the synthesis of a bacterial polysaccharide antigen; appropriate conditions are that at least one oligonucleotide molecule of the counter molecule expresses a particular bacterial polysaccharide antigen present in the sample Specific to at least one such gene in the bacterium To hybridize, a condition that specifically allows detection of the oligonucleotide molecule hybridized.
Paired oligonucleotide molecules may both hybridize to the same gene or to different genes. Only one oligonucleotide molecule in the pair needs to specifically hybridize to a sequence specific for a particular antigen type. Other molecules can hybridize to non-specific regions.
If a specific polysaccharide antigen gene cluster is generated through recombination, at least one pair of oligonucleotide molecules can hybridize to a specific combination of genes in the cluster specific for that polysaccharide antigen. Alternatively, multiple pairs may be selected to hybridize to a particular combination of genes. Even if the genes in a particular cluster are all unique, the method can be carried out using nucleotide molecules that recognize the combination of genes within the cluster.
Thus, the present invention provides a group comprising nucleic acid molecule pairs for use in the test methods of the present invention, wherein the nucleic acid molecule pairs are transported or processed by transferase and / or polysaccharide or oligosaccharide units. Derived from genes encoding enzymes for, for example, wzx or wzy genes, wherein a group of nucleic acid molecules are specific for a particular bacterial polysaccharide antigen. A group of nucleic acid molecules can optionally include pairs of nucleic acid molecules derived from sugar pathway genes.
In another aspect, the invention relates to a method for testing a sample for the presence of one or more specific bacterial O antigens, the method comprising at least one oligo capable of specifically hybridizing the sample to the following genes: Consisting of contacting with a nucleotide molecule: (i) a gene encoding an O antigen transferase, or (ii) a gene encoding an enzyme for transport or processing steps of an oligosaccharide or polysaccharide unit, such as a wzx or wzy gene; In this case, the gene is involved in the synthesis of a specific O antigen; appropriate conditions are that at least one oligonucleotide molecule is present in at least one such gene of a bacterium that expresses the specific bacterial O antigen present in the sample. Specifically hybridized and specifically hybridized oligonucleotides It is a condition to be able to detect a fault molecule. Preferably, the bacteriaE.coliOrS.entericaIt is. More preferably,E.coliExpresses the O157 or O111 serotype. More preferably,S.entericaExpresses C2 or B serotype. Preferably, this method is a Southern blot method. More preferably, the nucleic acid molecule is labeled and the hybridization of the nucleic acid molecule is detected by autoradiography or fluorescence detection.
We envisage the case where a single specific oligonucleotide molecule is not available. In such cases, a combination of molecules that specifically hybridize to the target region may be used. Thus, the present invention provides a group of nucleic acid molecules for use in the test methods of the present invention, wherein the nucleic acid molecules comprise enzymes for transport and / or transport or processing steps of polysaccharide or oligosaccharide units. Derived from the encoding gene, eg, the wzx or wzy gene, wherein a group of nucleic acid molecules are specific for a particular bacterial O antigen. Preferably, the specific bacterial O antigen isS.entericaExpressed by A group of nucleic acid molecules can optionally include nucleic acid molecules derived from sugar pathway genes.
In another aspect, the invention relates to a method of testing a sample for the presence of one or more specific bacterial O antigens, the method specifically hybridizing the sample having at least one pair of oligonucleotide molecules to the following genes: Contact with at least one oligonucleotide molecule of the pair capable of: (i) encoding a gene encoding an O antigen transferase, or (ii) encoding an enzyme for transport or processing steps of an oligosaccharide or polysaccharide unit A gene that performs, for example, a wzx or wzy gene; where the gene is involved in the synthesis of a specific O antigen; appropriate conditions are that at least one oligonucleotide molecule expresses a specific bacterial O antigen present in the sample Specifically for at least one such gene in bacteria And hybrid formation is a condition that specifically allows detection of the oligonucleotide molecule hybridized.
Preferably, the bacteriaE.coliOrS.entericaIt is. More preferably,E.coliAre of the O111 or O157 serotype. More preferably,S.entericaExpresses C2 or B serotype. Preferably, the method is a polymerase chain reaction method. More preferably, the oligonucleotide molecule used in the method of the present invention is labeled. Even more preferably, the hybridized oligonucleotide molecule is detected by electrophoresis. Preferred oligonucleotides used for O111 are those for specific detection of O111, which are listed in Tables 5 and 5A in relation to genes wbdH, wzx, wzy and wbdM. Preferred oligonucleotides used for O157 are those for O157 specific detection methods, which are listed in Tables 6 and 6A.
For serotypes C2 and B, suitable oligonucleotide molecules can be selected from the appropriate regions listed in column 3 of Tables 7 and 8.
We rarely, but two genetically similar gene clusters encoding serologically different O antigens, are generated through genetic recombination or mutation to produce polymorphic variants. Assume that there are cases. In such a case, multiple pairs of oligonucleotides are selected and hybridized to specifically combined genes. Thus, the present invention provides a group comprising nucleic acid molecule pairs for use in the test methods of the present invention, wherein the nucleic acid molecule pairs are transported or processed by transferase and / or polysaccharide or oligosaccharide units. Derived from genes encoding enzymes for, for example, wzx or wzy genes, wherein a group of nucleic acid molecules is specific for a particular bacterial O antigen. Preferably, the specific bacterial O antigen isS.entericaExpressed by A group of nucleic acid molecules can optionally include pairs of nucleic acid molecules derived from sugar pathway genes.
In another aspect, the present invention relates to a method for testing a food-derived sample for the presence of one or more specific bacterial O antigens, wherein the method specifically targets the sample having at least one pair of oligonucleotide molecules to the following genes: For contacting with at least one oligonucleotide molecule of the pair capable of hybridizing: (i) a gene encoding an O antigen transferase, or (ii) transport or processing steps of an oligosaccharide or polysaccharide unit A gene encoding an enzyme, such as a wzx or wzy gene; where the gene is involved in the synthesis of a particular O antigen; suitable conditions are a specific bacterial polysaccharide in which at least one oligonucleotide molecule is present in the sample Specific to at least one such gene of the bacterium expressing the antigen To hybridize, a condition that specifically allows detection of the oligonucleotide molecule hybridized. Preferably, the bacteriaE.coliOrS.entericaIt is. More preferably,E.coliAre of the O111 or O157 serotype. More preferably,S.entericaAre of the C2 or B serotype. Preferably, the method is a polymerase chain reaction method. More preferably, the oligonucleotide molecule used in the method of the present invention is labeled. Even more preferably, the hybridized oligonucleotide molecule is detected by electrophoresis.
In another aspect, the invention relates to a method of testing a stool-derived sample for the presence of one or more specific bacterial O antigens, the method specifically hybridizing the sample having at least one pair of oligonucleotide molecules to the following genes: Contacting with at least one oligonucleotide molecule of the pair that can be formed: (i) a gene encoding an O antigen transferase, or (ii) an enzyme for transport or processing steps of an oligosaccharide or polysaccharide unit A gene that encodes, for example, a wzx or wzy gene; in this case, the gene is involved in the synthesis of a specific O antigen; appropriate conditions are that at least one oligonucleotide molecule is a specific bacterial O antigen present in a sample. Specific to at least one of the genes of the bacteria to be expressed And Brides formed, it is a condition that specifically allows detection of the oligonucleotide molecule hybridized. Preferably, the bacteriaE.coliOrS.entericaIt is. More preferably,E.coliAre of the O111 or O157 serotype. More preferably,S.entericaAre of the C2 or B serotype. Preferably, the method is a polymerase chain reaction method. More preferably, the oligonucleotide molecule used in the method of the present invention is labeled. Even more preferably, the hybridized oligonucleotide molecule is detected by electrophoresis.
In another aspect, the invention relates to a method for testing a patient-derived sample for the presence of one or more specific bacterial O antigens, the method specifically hybridizing the sample having at least one pair of oligonucleotide molecules to the following genes: Contacting with at least one oligonucleotide molecule of the pair that can be formed: (i) a gene encoding an O antigen transferase, or (ii) an enzyme for transport or processing steps of an oligosaccharide or polysaccharide unit A gene that encodes, for example, a wzx or wzy gene; in this case, the gene is involved in the synthesis of a specific O antigen; appropriate conditions are that at least one oligonucleotide molecule is a specific bacterial O antigen present in a sample. Specific to at least one such gene of the expressing bacteria And hybrid formation is a condition that specifically allows detection of the oligonucleotide molecule hybridized. Preferably, the bacteriaE.coliOrS.entericaIt is. More preferably,E.coliAre of the O111 or O157 serotype. More preferably,S.entericaAre of the C2 or B serotype. Preferably, the method is a polymerase chain reaction method. More preferably, the oligonucleotide molecule used in the method of the present invention is labeled. Even more preferably, the hybridized oligonucleotide molecule is detected by electrophoresis.
It is understood in the above method that when using a pair of oligonucleotides, one of the oligonucleotide sequences hybridizes to a sequence that is not from a transferase, wzx or wzy gene. Furthermore, if both hybridize to one of these gene products, they can hybridize to the same or different of these genes.
It is further understood that if cross-reactivity is a problem, oligonucleotide combinations may be selected and gene combinations detected to provide specificity.
Furthermore, the present invention relates to a diagnostic kit which can be used for detection of bacteria expressing bacterial polysaccharide antigens and identification of bacterial polysaccharide types of these bacteria.
Thus, in a further aspect, the invention relates to a kit comprising a first vial containing a first nucleic acid molecule capable of specifically hybridizing to the following gene: (i) a gene encoding a transferase, or ( ii) Genes encoding enzymes for oligosaccharide or polysaccharide transport or processing steps, eg wzx or wzy genes; in this case, the genes are involved in the synthesis of bacterial polysaccharides. The kit also provides a second specific nucleic acid that can specifically hybridize to the following genes in the same or separate vials: (i) a gene encoding a transferase, or (ii) an oligosaccharide or polysaccharide A gene encoding an enzyme for transport or processing steps, such as the wzx or wzy gene; in this case, the gene is involved in the synthesis of bacterial polysaccharide, wherein the sequence of the second nucleic acid molecule is the sequence of the first nucleic acid molecule Is different.
In a further aspect, the present invention relates to a kit comprising a first vial containing a first nucleic acid molecule capable of specifically hybridizing to the following gene: (i) a gene encoding a transferase, or (ii) an oligosaccharide Or a gene encoding an enzyme for the transport or processing step of a polysaccharide, such as the wzx or wzy gene; in this case, the gene is involved in the synthesis of the bacterial O antigen. The kit also provides a second specific nucleic acid that can specifically hybridize to the following genes in the same or separate vials: (i) a gene encoding a transferase, or (ii) an oligosaccharide or polysaccharide A gene encoding an enzyme for transport or processing steps, such as the wzx or wzy gene; in this case, the gene is involved in the synthesis of the O antigen, in which case the sequence of the second nucleic acid molecule is the sequence of the first nucleic acid molecule Are different. Preferably the first and second nucleic acid sequences areE.coliOr the first and second nucleic acid sequences are derived fromS.entericaIt was derived from.
The present inventors have provided the full-length sequence of the O157 gene cluster for the first time, generated a recombinant molecule from this sequence of the entire gene cluster that has not been cloned so far, inserted for expression, and applied to vaccines, etc. Recognizing that it is possible to provide useful expression O157.
Definition
The phrase “nucleic acid molecule derived from a gene” means that the nucleic acid molecule has a nucleotide sequence that is identical or substantially similar to all or part of the identified gene. Thus, a nucleic acid molecule derived from a gene is identical or substantially identical to a molecule isolated by physical separation from the identified gene, or all or part of an artificially synthesized and identified gene. It may be a molecule having a substantially similar nucleotide sequence. Some researchers consider only DNA strands that have the same sequence as the mRNA transcribed from the gene, but here both strands are intended.
A transferase gene is a region of a nucleotide sequence-bearing nucleic acid that encodes a gene product for monomeric sugar unit transport.
The flippase or wzx gene is a region of a nucleotide sequence-bearing nucleic acid that encodes a gene product that moves an oligosaccharide repeat unit, typically composed of 3 to 6 monomeric sugar units, to the outer surface of the membrane.
The polymerase or wzy gene is a region of a nucleotide sequence-carrying nucleic acid that encodes a gene product that polymerizes repeating oligosaccharide units, typically consisting of 3 to 6 monomeric sugar units.
The nucleotide sequences provided herein are set forth in the sequences listed as antisense sequences. This term is in the same manner as used in the Biochemical Glossary and Molecular Biology, revised edition, David M. Glick, 1997, Portland Press, London, page 11. Used; in the literature, this term is described as referring to one of the duplexes of double-stranded DNA, but usually it has the same sequence as mRNA. We use this to describe this strand with the same sequence as the mRNA.
Nomenclature
E.coli Synonyms of O111rfb
Current name            Inventor naming          Bastin et al. 1991
wbdH orf 1
gmd orf 2
wbdI orf 3 orf 3.4 *
manC orf 4 rfbM *
manB orf 5 rfbK *
wbdJ orf 6 orf 6.7 *
wbdK orf 7 orf 7.7 *
wzx orf 8 orf 8.9 and rfbX *
wzy orf 9
wbdL orf 10
wbdM orf 11
*The nomenclature is Bastin D. A. et al., 1991, “E.coli O antigen determination rfb gene cluster of O111 strainE.coli Molecular cloning and expression at K-12 ", Mol. Microbiol. 5: 9, 22223-2231.
Other synonyms
wzy rfc
wzx rfbX
rmlA rfbA
rmlB rfbB
rmlC rfbC
rmlD rfbD
glf orf 6 *
wbbI orf 3 #,E.coli K-12 orf 8 *
wbbJ orf 2 #,E.coli K-12 orf 9 *
wbbK orf l #,E.coli K-12 orf 10 *
wbbL orf 5 #,E.coli K-12 orf 11 *
# Named according to Yao, Z. and M. A. Valvano 1994.
"E.coli Genetic analysis of K-12 W3110 O-specific lipopolysaccharide biosynthetic region (rfb): identification of genes conferring group specificity to Shigella flexneri serotypes Y and 4a ". J. Bacteriol. 176: 4133-4143.
* Naming is according to Stevenson et al., 1994. "E.coli Structure of K-12 O antigen and its rfb gene cluster sequence ". J. Bacteriol. 176: 4144-4156.
S.entericaIs the name adopted in 1987 and has been replaced by many other names, such as Salmonella typhi and Salmonella typhimurium. The traditional species name isS.enterica Serovar names such as sv Tiffy. But traditional names are still widely used.
• Many species of O antigen genes have been given rfb names (such as rfbA), and O antigen gene clusters have often been referred to as rfb clusters. The new names for the rfb gene are as shown in the table. In this specification, both terms are used according to the information source.
[Brief description of the drawings]
Figure 1E.coli Cosmid clones pPR1054, pPR1055, pPR1056, pPR1058, pPR1287, which are subclones of the O111 O antigen gene clusterE.coli An R1 restriction map is shown. The thick line is a region common to all clones. A broken line shows the discontinuous part on a chromosome.E.coliAn estimated restriction map of strain M92 is shown above.
Figure 2 shows cosmid clone pPR1058.E.coli Figure 3 shows a restriction mapping analysis of the O111 O antigen gene cluster. Restriction enzymes are as follows: B: Bam1; Bg: Bg1II; E: E.coR1; H: HindIII; K: KpnI; P: PstI; S: Sa1I; and X: Xho1. Plasmids pPR1230, pPR1231, and pPR1288 are deleted derivatives of pPR1058. Plasmids pPR1237, pPR1238, pPR1239 and pPR1240 are in pUC19. Plasmids pPR1243, pPR1244, pPR1245, pPR1246 and pPR1248 are in pUC18 and pPR1292 is in pUC19. Plasmid pPR1270 is in pT7T319U. Probes 1, 2 and 3 were isolated as internal fragments of pPR1246, pPR1243 and pPR1237, respectively. The dotted line indicates that the subclone DNA extends to the left of the map and is bound to the vector.
Figure 3E.coli The structure of the O111 O antigen gene cluster is shown.
Figure 4E.coli The structure of the O157 O antigen gene cluster is shown.
Figure 5 encodes the serogroup C20 O antigen gene clusterS.entericaThe structure of the locus is shown.
Figure 6 encodes the serogroup BO antigen gene clusterS.entericaThe structure of the locus is shown.
FIG.E.coli The nucleotide sequence of the O111 O antigen gene cluster is shown. Notes: (1) The leading and trailing three bases of the gene are underlined and italicized respectively; (2) Bastin and Reeves (1995), “E.coliO111 O antigen gene (rfb) cluster sequence and analysis ", Gene 164: 17-23), marks the region previously sequenced.
Figure 8E.coli The nucleotide sequence of the O157 O antigen gene cluster is shown. Notes: (1) The leading and trailing three bases of the gene are underlined and italicized respectively; (2) Bilge et al. [1996, “In Adhesion”E.coliThe role of the O157-H7 side chain and analysis of the rfb locus "Inf. And Immun. 64: 4795-4801] are marked in regions previously sequenced.
Figure 9S.entericaThe nucleotide sequence of a serogroup C2O antigen gene cluster is shown. Note: (1) The assigned number is according to Brown et al. (1992). "Molecular analysis of the rfb gene cluster of Salmonella subtype muenchen (strain M67): genetic basis of polymorphism between groups C2 and B", Mol. Microbiol. 6: 1385-1394. (2) The three bases at the beginning and end of the gene are shown in underlined and italicized respectively. (3) Only the portion of the group C2 gene cluster that differs from group B is sequenced and presented here.
FIG.S.entericaThe nucleotide sequence of a serogroup BO antigen gene cluster is shown. (1) The assignment number is according to Jiang et al. (1991). "S.entericaStructure and sequence of rfb (O antigen) gene cluster of blood type subtype typhimurium (strain LT2) ", Mol. Microbiol. 5: 695-713. The first gene of the O antigen gene cluster is rm1B starting at base 4099. (2) The three bases at the beginning and end of the gene are shown in underlined and italicized respectively.
Best method for carrying out the present invention
Materials and Methods-Part 1
E.coli Experimental procedures for isolation and characterization of the O111O antigen gene cluster (positions 3,021-9,981) are described in Bastin D.A. et al., 1991 “E.coli Molecular cloning of the rfb gene cluster that determines the O antigen of the O111 strain andEscherichia coli Expression in K-12 "Mol. Microbiol. 5: 9 2223-2231, and Bastin D.A. and Reeves, P.R. 1995"Escherichia coli Sequence and analysis of the O111 O antigen gene (rfb) group "according to Gene 164: 17-23.
A. Bacterial strains and growth media
Bacteria were grown in Luria broth supplemented as needed.
B. Cosmids and phages
The cosmid in host strain x2819 was repackaged in vivo. Cells were grown to an optimal density of 0.3 at 580 nm in a 250 mL flask containing 30 mL culture at 30 ° C. with moderate shaking. The defective λ prophage was induced by heating in a water bath for 15 minutes at 45 ° C. followed by incubation for 2 hours at 37 ° C. with vigorous shaking. Cells were then lysed by adding 0.3 mL chloroform and shaking for an additional 10 minutes. Cell debris was removed from 1 mL of lysate by spinning for 5 minutes in a microcentrifuge and the supernatant was collected in a new microcentrifuge tube. A drop of chloroform was added and then the entire tube contents were stirred vigorously.
C. DNA preparation
Chromosomal DNA was prepared from bacteria grown overnight at 37 ° C. in a 30 mL volume of Luria broth. Cells were collected by centrifugation, washed and resuspended in 10 mL of 50 mM Tris-HCl pH 8.0. EDTA was added and the mixture was incubated for 20 minutes. Lysozyme was then added and incubation continued for an additional 10 minutes. Proteinase K, SDS, and ribonuclease were then added and the mixture was incubated for 2 hours when lysis occurred. All incubations were at 37 ° C. The mixture was then heated to 65 ° C. and extracted once with 8 mL of phenol at the same temperature. The mixture was extracted once with 4 mL of phenol / chloroform / isoamyl alcohol at 4 ° C. Residual phenol was removed by two ether extractions. DNA was precipitated with 2 volumes of ethanol at 4 ° C., spooled and washed in 70% ethanol, resuspended in 1-2 mL TE and dialyzed. Plasmid and cosmid DNA were modified by the Bironboim and Doly method [Birnboim, HC and Doly, J. (1979) Rapid alkaline extraction treatment Nucl. Acid Res. 7: 1513-1523] to screen recombinant plasmid DNA. Prepared. The culture volume was 10 mL and the lysate was extracted with phenol / chloroform / iso-amyl alcohol and then precipitated with isopropanol. Plasmid DNA used as a vector was isolated on a continuous cesium chloride gradient after alkaline lysis of cells grown in 1 L culture.
D. Enzymes and buffers
Restriction endonucleases and DNA T4 ligase were purchased from Boehringer Mannheim (Castle Hill, NSW, Australia) or Pharmacia LKB (Melboume, VIC Australia). Restriction enzymes were used in the recommended commercial buffer.
E. Gene bank construction
M92 chromosomal DNA (Stoke W strain, Statens Serum Institut, 5 Artillerivej, 2300 Copenhagen S, Denmark) was partially digested with 0.2U Sau3A1 for 1-15 minutes. An aliquot of the largest but about 40-50 kb fragment in size was selected and ligated into the vector pPR691, previously digested with BamHI and PvuII. The ligation mixture was packaged in vitro with the packaging extract. The host strain for transduction was x2819 and the recombinant was selected with kanamycin.
F. Serological procedure
Colonies were screened for the presence of O111 antigen by immunoblotting. Colonies were grown overnight to 100 per plate, then transferred to nitrocellulose discs and lysed with 0.5N HCl. Tween 20 was added to TBS at a final concentration of 0.05% for the blocking, incubation, and washing steps. Primary antibody diluted 1: 800E.coli Group O was 111 antiserum. The secondary antibody was goat anti-rabbit IgG labeled with horseradish peroxidase diluted 1: 5000. The staining substrate was 4-chloro-1-naphthol. Slide aggregation was performed according to standard procedures.
G. Recombinant DNA method
Restriction mapping was based on a combination of standard methods including single and double stranded digestion and subcloning. A complete cosmid deletion derivative was generated as follows: An aliquot of 1.8 μg cosmid DNA was digested with 0.25 U restriction enzyme in a volume of 20 μl for 5-80 minutes. One half of each aliquot was used to check the extent of digestion on an agarose gel. Samples that seem to give a representative range of fragments were ligated overnight at 4 ° C and CaCl2JM109 was transformed by the method. The selected plasmid was transformed into sφ174 by the same method. P4657 was transformed with pPR1244 by electroporation.
H. DNA hybridization
Probe DNA was extracted from an agarose gel by electroelution and nick translated using [α-32P] -dCTP. Chromosomal DNA or plasmid DNA was electrophoresed on a 0.8% agarose gel and transferred to a nitrocellulose membrane. Hybridization buffer and prehybridization buffer contained 30% or 50% formamide for low or high stringency probing, respectively. Incubation temperatures were 42 ° C and 37 ° C for prehybridization and hybridization, respectively. The low stringency wash of the filter consisted of a 3 x 20 minute wash in 2 x SSC and 0.1% SDS. High stringency washes include 3 x 5 min washes in 2 x SSC and 0.1% SDS at room temperature, 1 h washes in 1 x SSC and 0.1% SDS at 58 ° C, and 0.1 at 58 ° C Consists of 15 minutes wash in xSSC and 0.1% SDS.
I.E.coli Nucleotide sequencing of the O111O antigen gene cluster (positions 3,021-9,981)
Nucleotide sequencing was performed using an ABI 373 automated sequencer (CA, USA). The region between the 3.30 and 7.90 map positions was sequenced using a deletion family unidirectional exonuclease III digestion made in PT7T3190 from clones pPR1270 and pPR1272. The gap was mainly filled by cloning the selected fragment into M13mp18 or M13mp19. The region from the location of the map from 7.10 to 10.2 was sequenced from restriction fragments in M13mp18 or M13mp19. The remaining gap in both regions was filled by starting with a synthetic oligonucleotide complementary to the position determined along the sequence using a single stranded DNA template in M13 or phagemid. Oligonucleotides were designed after analyzing adjacent sequences. All sequencing was performed by the chain termination method. Sequences are described in SAP [Staden, R., 1982 “Automated computer manipulation of gel reading data generated by the shotgun method of DNA sequencing” Nuc. Acid Res. 10: 4731-4751; Staden, R., 1986 “ Aligned using the current state and portability of our sequence manipulation software “Nuc. Acid Res. 14: 217-231”. Using the program NIP [Staden, R. 1982 “Interactive Graph Program for Comparing and Aligning Nucleic Acids and Amino Acid Sequences” Nuc. Acid Res. 10: 2951-2961], finding open reading frames, and These were translated into proteins.
J. et al.E.coli Isolation of clones carrying the O111 O antigen gene cluster
E.coli The O antigen gene cluster was analyzed by the method of Bastin D.A. et al. [1991 “E.coli Molecular cloning of rfb gene cluster determining O antigen of O111 strain and expression in Escherichia coli K-12 "Mol. Microbiol. 5 (9) 2223-2231]. A cosmid gene bank of M92 chromosomal DNA was established in in vivo packaging strain x2819. From gene bank, 3.3 × 10ThreeColonies using an immunoblotting procedureE.coli Screened with O111 antiserum: 5 colonies (pPR1054, pPR1055, pPR1056, pPR1058, and pPR1287) were positive. Cosmids from these strains are packaged in vivo into lambda particles and lack all O antigen genesE.coliThe deletion mutant Sφ174 was transduced. In this host strain, all plasmids gave positive aggregation with O111 antiserum. The Eco R1 restriction map of 5 independent cosmids showed that they commonly have a region of about 11.5 kb (FIG. 1). Cosmid pPR1058 was selected for analysis of the O antigen gene cluster region because it contained sufficient flanking DNA to identify several chromosomal markers linked to the O antigen gene cluster.
K. Restriction mapping of cosmid pPR1058
Cosmid pPR1058 was mapped in two stages. A preliminary map was first created and then the region between the map positions from 0.00 to 23.10 was mapped in detail. Because this has been shown to be sufficient for O111 antigen expression. The restriction sites for both stages are shown in FIG. The region common to the five cosmid clones was between the map positions of pPR1058 from 1.35 to 12.95.
To locate the O antigen gene cluster within pPR1058, pPR1058 cosmid isS.enterica LT2 andE.coli Probed with a DNA probe covering the region adjacent to the O antigen gene cluster from K-12. The capsular polysaccharide (cps) gene is upstream of the O antigen gene cluster, while the gluconate dehydrogenase (gnd) gene and the histidine (his) operon are downstream, the latter being further away from the O antigen gene cluster. . The probes used were pPR472 (3.35 kb) carrying the LT2 gnd gene, pPR685 (5.3 kb) carrying the cpsB and cpsG genes of the LT2 cps group, and all of the K-12 his operon. It was K350 (16.5 kb). The probe hybridized as follows: pPR472 is located at a map position from 12.95 to 15.1, 1.55 kb of PstI and HindIII double digestion of pPR1246 (HindIII / EcoRI subclone derived from pPR1058, FIG. 2) And hybridize to the 3.5 kb (including 2.7 kb vector) fragment; pPR685 hybridizes to the 4.4 kb EcoRI fragment (including the 1.3 kb vector) of pPR1058 located at the map position from 0.00 to 3.05; K350 Hybridized with a 32 kb EcoRI fragment of pPR1058 (including a 4.0 kb vector) located at the map position of 17.3 to 45.90. The subclone containing the putative gnd region is gnd-edd-Supplemented stock GB23152. In bromothymol gluconate blue plates, pPR1244 and pPR1292 in this host strain+edd-A green colony with a predicted genotype was given. his+The phenotype was restored by plasmid pPR1058 in his-deficient strain Sφ174 in minimal media plates, indicating that the plasmid carries the complete his operon.
The O antigen gene cluster region isE.coliandS.entericaAs in the strain, it appears to be between gnd and cps, and therefore between approximately 3.05 and 12.95 map positions. To confirm this, a deletion derivative of pPR1058 was made as follows: First, pPR1058 was partially digested with HindIII and self-ligated. Transformants were selected for kanamycin resistance and screened for expression of the O111 antigen. Two colonies gave a positive response. EcoRI digestion showed that the two colonies assembled the same plasmid, one of which was called pPR1230, with an insert extending to the map position of 0.00 to 23.10. Second, pPR1058 was digested with SalI and partially digested with XhoI, and the compatible ends were religated. Transformants were selected with kanamycin and screened for O111 antigen expression. The plasmid DNA of eight positively reacting clones was confirmed using EcoRI and XhoI digestion and appeared identical. One cosmid was designated pPR1231. The insert of pPR1231 contained a DNA region between 0.00 to 15.10 map positions. Third, pPR1231 was partially digested with XhoI, self-ligated, and transformants were selected on streptomycin / streptomycin plates. Clones were screened for kanamycin sensitivity and 10 were selected, all of which deleted the DNA region from the XhoI site in the vector to the XhoI site at position 4.00. These clones do not express the O111 antigen and the XhoI site at position 4.00 is within the O antigen gene cluster. One clone was selected and named pPR1288. Plasmids pPR1230, pPR1231, and pPR1288 are shown in FIG.
L.E.coli Analysis of O111O antigen gene cluster (positions 3,021-9,981) nucleotide sequence data
Bastin and Reeves [1995Escherichia coli Sequence and analysis of the O111 O antigen gene (rfb) group "Gene 164: 17-23], in part, by sequencing fragments from the map positions 3,021-9,981E.coli The O111O antigen gene cluster was characterized. FIG.E.coli The gene organization at positions 3,021 to 9,981 of the O111O antigen gene cluster is shown. orf3 and orf6 have a very high level of amino acid identity with wcaH and wcaG (46.3% and 37.2%, respectively) and in functionE.coli It appears to be similar to the sugar biosynthetic pathway genes in the K-12 colanic gene cluster. orf4 and orf5 show high levels of amino acid homology to the manC and manB genes, respectively. orf7 shows a high level of homology with rfbH, an abequose pathway gene. orf8 encodes a protein with 12 transmembrane segments and has similarities in secondary structure to other wzx genes and therefore appears to be the O antigen flippase gene.
Materials and Methods-Part 2
A.E.coli Nucleotide sequencing of O111O antigen gene cluster 1-3,020 and 9,982-14,516
The subclones containing the novel nucleotide sequences were pPR1231 (map positions 0 and 1,510), pPR1237 (map positions -300 to 2,744), pPR1239 (map positions 2,744 to 4,168), pPR1245 (9,736 to 12,007) ), And pPR1246 (12,007-15,300 map position) (FIG. 2) were characterized as follows: the distal ends of the inserts of pPR1237, pPR1239, and pPR1245 are located in the vector Sequencing was performed using M13 forward and reverse primers. PCR walking was performed for further sequencing within each insert using primers based on sequence data, and primers were tagged with M13 forward or reverse primer sequences for sequencing. This PCR walking procedure was repeated until the entire insert was sequenced. pPR1246 has been characterized at positions 12,007 to 14,516. The DNA of these subclones was sequenced in both directions. Sequencing reactions were performed using the dideoxy termination method and thermal cycling, and the reaction products were analyzed using fluorescent dyes and an ABI automated sequencer (CA, USA).
B.E.coli O111O antigen gene cluster (1 to 3,020 and 9,982 to 14,516 of SEQ ID NO: 1) Analysis of nucleotide sequence data
Bastin and Reeves [1995Escherichia coli Sequence and analysis of the O111 O antigen gene (rfb) group of O111 "Gene 164: 17-23]E.coli FIG. 3 shows the gene composition of the region of the O111O antigen gene cluster (positions 1 to 3,020 and 9,982 to 14,516). In region 1, there are two open reading frames. In region 2, four open reading frames are predicted. The location of each gene is listed in Table 5.
The deduced amino acid sequence of orf1 (wbdH) isShigelladysenteriaeIt shares about 64% similarity with the amino acid sequence of the rfp gene. Rfp and WbdH have very similar hydrophobicity plots, and both have very positive predicted transmembrane segments at the corresponding positions. rfp is a galactosyltransferase involved in the synthesis of the LPS core, and thus wbdH appears to be a galactosyltransferase gene. orf2 isE.coli The gmd gene identified in the K-12 colanic acid gene cluster has 85.7% identity at the amino acid level and appears to be the gmd gene. orf9 encodes a protein with 10 predicted transmembrane segments and a large cytoplasmic loop. This inner membrane topology is a characteristic feature of all known O antigen polymerases, and thus orf9 appears to encode the O antigen polymerase gene wzy. orf10 (wbdL)Neisseria gonorrhoeaeIt has a deduced amino acid sequence with low homology to Lsi2. Lsi2 is responsible for adding GlcNAc to galactose in the synthesis of lipooligosaccharides. Thus, wbdL appears to be either a colitose or a glucose transferase gene. orf11 (wbdM)Yersinia enterocholiticaShares high levels of nucleotide and amino acid similarity with TrsE. TrsE is a putative sugar transferase, and thus wbdM appears to encode corritose or glucose transferase.
In summary, three putative transferase genes and one O antigen polymerase gene areE.coli Identified at map positions 1 to 3,020 and 9,982 to 14,516 of the O111O antigen gene cluster. GenBank's search showed that there were no genes with significant similarity at the nucleotide sequence level for two of the three putative transferase genes and the polymerase gene. SEQ ID NO: 1 and FIG. 7 provide the nucleotide sequence of the O111 antigen gene cluster.
Materials and Methods-Part 3
A.E.coli O157: PCR amplification of the O157 antigen gene cluster from H7 strain (States Serum Institut, 5 Artillerivej, 2300, Copenhagen S, Denmark strain C664-1992)
E.coli O157O antigen gene cluster is a JumpStart sequence normally found in the promoter region of the O antigen gene cluster [Hobbs et al., 1994 “JunpStart sequence: 39 bp element common to several polysaccharide genes grouped” Mol. Microbiol. 12: 855 -856] based on one primer (primer number 412: att ggt agt tgt aag cca agg gcg gta gcgt) and the other primer number 482 based on the gnd gene normally found downstream of the O antigen gene cluster (cac tgc cat acc gac gac gcc gat ctg ttg ctt gg) with long PCR [Cheng et al., 1994, “Efficient amplification of cloned inserts and long targets from human and genomic DNA”, PNAS USA 91: 5695- 569]. Long PCR is performed using the Expand Long Template PCR System from Boehringer Mannheim (Castle Hill NSW Australia), and 14 kb long products from several reactions are combined and Promega Wizard PCR prep DNA purification Purification using the system (Madison WI USA). The PCR product was then extracted twice with phenol and with ether, precipitated with 70% ethanol and resuspended in 40 μL of water.
B. Building a random DNase I bank:
Two aliquots containing approximately 150 ng of DNA were each subjected to DNase digestion using Novagen DNase I Shotgun Cleavage (Madison WI USA) using a modified protocol as described. Each aliquot was added to 45 μl of 0.05 M Tris-HCl (pH 7.5), 0.05 mg / mL BSA, and 10 mM MnCl2Dilute in. 5 μL of 1: 3000 or 1: 4500 dilution of DNase I (Novagen) (Madison WI USA) in the same buffer is added to each tube individually, and 10 μl of stop buffer (100 mM EDTA), 30% glycerol , 0.5% Orange G, 0.075% xylene and Novagen (Madison WI USA) were added after 15 minutes incubation at 15 ° C. The DNA from the two DNase I reaction tubes was then combined and fractionated on a 0.8% LMT agarose gel, and a gel segment (about 1.5 mL agarose) with about 1 kb in size was excised. DNA was extracted using Promega Wizard PCR Preps DNA Purification (Madison WI USA) and resuspended in 200 μL of water, then extracted twice with phenol and ether and precipitated. The DNA was then resuspended in 17.25 μL of water and subjected to single dA tailing using T4 DNA polymerase repair and Novagen Single dA Tailing Kit (Madison WI USA). The reaction mixture (85 μl containing approximately 8 ng DNA) was then extracted once with chloroform: isoamyl alcohol (24: 1) and 3 × 10 3 in a total volume of 100 μL.-3Ligated to pmol pGEM-T (Promega) (Madison WI USA). Ligation is performed overnight at 4 ° C. and after ligated DNA is precipitated and resuspended in 20 μL of water,E.coliStrain JM109 was electroporated and plated on BCIG-IPTG plates and banks were obtained.
C. Sequencing
DNA templates from bank clones were used for sequencing using a 96-well format plasmid DNA miniprep kit from Advanced Genetic Technologies Corp. The inserts of these clones were sequenced from one or both ends using standard M13 sequencing primer sites located in the pGEM-T vector. After performing sequencing reactions in ABI Catalyst (CA USA), sequencing was performed in an ABI377 automated sequencer (CA USA) as described above. Standard M13 sequencing primers that are PCR amplified directly from O157 chromosomal DNA using primers based on previously obtained sequence data, and attached to PCR primers for poorly covered sequence gaps and regions Sites were used for sequencing.
D.E.coli Analysis of O157O antigen gene cluster nucleotide sequence data
Sequence data was obtained from Staden's program [Staden, R., 1982 "Automated computer manipulation of gel read data generated by the shotgun method of DNA sequencing" Nuc. Acid Res. 10: 4731-4751; Staden, R. 1986, “Current status and portability of our sequence manipulation software” Nuc. Acid Res. 14: 217-231; Staden, R. 1982 “Interactive for comparing and aligning nucleic acid and amino acid sequences. The process and analysis was performed using the “Nuc. Acid Res. 10: 2951-2961”. FIG.E.coli The structure of the O157O antigen gene cluster is shown. Twelve open reading frames are predicted from the sequence data, then the nucleotide and amino acid sequences of all these genes are searched in the GenBank database for identification of the potential function and specificity of these genes Used to do. The position of each gene is listed in Table 6. The nucleotide sequence is shown in SEQ ID NO: 2 and FIG.
orf10 and 11 showed a high level of identity to manC and manB and were named manC and manB, respectively. orf7 isE.coli gmd gene of colanic acid coat gene cluster (Stevenson G., K. et al., 1996 “It is responsible for the production of extracellular polysaccharide colanic acid,Escherichia coli The composition of the K-12 gene cluster "J. Bacteriol. 178: 4885-4893) showed 89% identity (at the amino acid level) and was named gmd. orf8 isE.coli colanic acid coat gene cluster wcaG, andYersiniaenterocolitica O8 O antigen gene cluster (Zhang, L. et al., 1997 “Molecular and chemical characterization of lipopolysaccharide O antigen andY.enterocoliticaThe wbcJ (orf14.8) gene of "Mol. Microbiol. 23: 63-76)]" showed 79% and 69% identity (at the amino acid level), respectively. colanic acid andYersinia Both O8O antigens contain fucose, like the O157 O antigen. There are two enzymatic steps required for synthesis of GDP-L-fucose from GDP-4-keto-6-deoxy-D-mannose, the product of the gmd gene product. In recent years, however, human FX protein has “significant homology” with the wcaG gene (referred to as yefb in that paper), and the FX protein is GDP-4-keto-6-deoxy-D-mannose. It has been shown to carry out both reactions of the conversion from to GDP-L-fucose (Tonetti, M et al., 1996 "Synthesis of GDP-L-fucose with human FX protein", J. Biol. Chem. 271: 27274-27279).
We believe that this creates a very powerful example for orf8, which performs these two steps, and proposes to name the gene fc1. For fucose-containing sequences, the observation that there are no genes with similar levels of similarity among the three bacterial gene clusters other than manB, manC, gmd, and fc1, supports one enzyme that retains both functions To do.
orf5 isVibro cholerae Very similar to 01 wbeE (rfbE), which is thought to be a perosamine synthase that converts GDP-4-keto-6-deoxy-D-mannose to GDP-perosamine (Stroeher, UH et al. 1995 “A putative pathway for perosamine biosynthesis isVibro cholerae This is the first function encoded within the rfb region of O1 "Gene 166: 33-42).V.cholerae O1 andE.coli O157O antigens include perosamine and N-acetyl-perosamine, respectively.V.cholerae The manA, manB, gmd, and wbeE genes of O1 areE.coli Show significant similarity to genes in the O157 gene cluster,V.cholerae It is the only gene in the O1 gene cluster and we haveV.choleraeWe confirm the predictions made about the function of wbe and show that orf5 of the O157 gene cluster encodes GDP-perosamine synthase. Therefore, orf5 is named per. orf5 + about 100 bp upstream region (4022-5308) is Bilge, S.S. et al.Escherichia.coli The role of the O157-H7 O side chain and analysis of the rfb locus "Infect. Immun. 64: 4795-4801] has already been sequenced.
orf12 is an acetyltransferase family (Lin, W. et al., 1994 “StaphylococcusaureusAnalysis and molecular characterization of genes required for biosynthesis of type I capsule polysaccharides in J. Bacteriol. 176: 7005-7016) with very high levels of similarity to the conserved region of about 50 amino acids Shown, we believe this is an N-acetyltransferase that converts GDP-perosamine to GDP-perNAc. orf12 was named wbdR. The genes manB, manC, gmd, fcl, per, and wbdR describe the predicted biosynthetic pathway genes of all O157 gene clusters.
The remaining biosynthetic step required is for the synthesis of UDP-GalNAc from UDP-Glc.YersiniaenterocoliticaUDP-GalNAc is synthesized from UDP-GlcNAc by a homologue of galactose epimerase (GalE), so that the galE-like gene isYersiniaenterocolitica It has been proposed to exist in the O8 gene cluster (Zhang, L. et al. 1997 “Molecular and chemical characterization of lipopolysaccharide O antigen, andYersiniaenterocoliticaIts role in the virulence of serotype O8 "Mol. Microbiol. 23: 63-76). In the case of O157, there is no galE homologue in the gene cluster and it is not clear how UDP-GalNac is synthesized. It is conceivable that the galactose epimerase encoded by the galE gene in the gal operon can convert UDP-GlcNac to UDP-GalNAc in addition to conversion from UDP-Glc to UDP-Gal. There appears to be no arbitrary gene responsible for UDP-GalNAc synthesis in the O157 gene cluster.
orf4 shows similarity to many wzx genes and is named wzx and orf2 shows secondary structure similarity in the predicted protein of other wzy genes and is therefore named wzy.
The orf1, orf3, and orf6 gene products all have transferase characteristics and were named wbdN, wbdO, wbdP, respectively. The O157O antigen has 4 sugars and 4 transferases are predicted. The first transferase to act appears to place sugar phosphates on undecaprenol phosphate. Two transferases known to perform this function, WbaP (RfbP) and WecA (Rfe), transfer galactose phosphate and N-acetyl-glucosamine phosphate to undecaprenol phosphate, respectively. None of these sugars are present in the O157 structure.
In addition, none of the putative transferases of the O157 gene cluster is found in WecA and WbaP, which transfers sugar phosphate to undecaprenol phosphate, and the sugar is undecaprenolline embedded in the membrane. It does not have the transmembrane segment predicted for any protein that has transferred to an acid.
The WecA gene, which transfers GlucNac-P to undecaprenol phosphate, is located in the Enterobacterial Common Antigen (ECA) gene cluster, which is responsible for most and probably allE.coliIt functions for ECA synthesis in strains and for O antigen synthesis in strains that have GlcNAc as the first sugar in the O unit.
WecAYersiniaenterocholiticaFor the O8 O antigen, it appears to act as a transferase for the addition of GalNAc-1-P to undecaprenol phosphate (Zhang, L. et al. 1997 “Molecular and chemical characterization of lipopolysaccharide O antigen. andYersiniaenterocoliticaIts role in the virulence of serotype 08 "Mol. Microbiol. 23: 63-76), and this is probably again here because the O157 structure contains GalNac. WecA alsoE.coli Addition of glucose-1-P phosphate to undecaprenol phosphate in strains 08 and 09 has been reported, and an alternative possibility for the transfer of the first sugar to undecaprenol phosphate Is a WecA-mediated transfer of glucose because there is a glucose residue in the O157 O antigen. In either case, the required number of transferase genes is present when GalNAc or Glc is transferred by WecA and when the side chain Glc is transferred by a transferase outside the O antigen gene cluster.
orf9 isE.coli Shows a high level of similarity (44% identity at amino acid level, same length) with wcaH gene of colanic acid coat gene cluster. The function of this gene is not known and the inventors gave orf9 the name wbdQ.
The DNA between manB and wdbR isE.coli Has strong sequence similarity with one of the K12 H repeat units. Both inverted repetitive sequences adjacent to this region are still recognizable, with 2 out of 11 bases each being changed. The gene located within this region that encodes the H repeat-related protein has a deletion of 267 bases and mutations at various positions. It appears that the H repeat unit has been associated with this gene cluster for a long time, as it is translocated into the gene cluster and probably plays a role in the assembly of the gene cluster, as has been proposed in other cases. .
Materials and Methods-Part 4
To test our hypothesis that the O antigen gene of transferase and the wzx, wzy genes are more specific than pathway genes for diagnostic PCR, we firstE.coli PCR was performed using primers for the O16 O antigen gene (Table 4). The PCR is thenE.coli This was done using PCR primers for the O111 transferase, wzx, and wzy genes (Table 5, 5A). PCR alsoE.coli [0157] PCR primers for the transferase, wzx, and wzy genes were also used (Table 6, 6A).
Available from Statens Serum Institut, 5 Artillerivej, 2300 Copenhagen, DenmarkE.coliChromosomal DNA from 166 serotypes was isolated using the Promega Genomic (Madison WI USA) isolation kit. 164 serogroups are described by Ewing WH: Edards and Ewing "Intestinal Bacterial Identification" Elsevier, Amsterdam 1986, and they are numbered 1-171 and numbered 31, 47, 67, 72 Note that, 93, 94, and 122 are no longer valid. Of the two 19 serogroups, we used Lior H. 1994 ["in livestock and humans" using 19ab strain F8188-41Eschericia.Coli”, Pages 31-72,Eschericia.coli[Edited by C.L. Gyles CAB international] added two more numbered 172 and 173 amino acids, giving 166 serogroups to be used. A pool containing 5-8 samples of DNA per pool was made. Pool numbers 1-19 (Table 1)E.coli Used in O111 and O157 assays. Pool numbers 20-28 are also used in the O111 assay, and pool numbers 22-24 areE.coli O111 DNA was included and used as a positive control (Table 2). Pool numbers 29-42 are also used in the 0157 assay, and pool numbers 31-36 areE.coli It contained DNA and used as a positive control (Table 3). Pool numbers 2-20, 30, 43, and 44,E.coli Used for 016 assay (Tables 1-3). Pool number 44 isE.coli K-12 strains C600 and WG1 DNA, and between them, allE.coli Since it has a K-12 016 O antigen gene, it was used as a positive control.
PCR reactions were performed under the following conditions: denaturation, 94 ° C./30 seconds; annealing, various temperatures (see Tables 4-8) / 30 seconds; extension, 72 ° C./1 minute; 30 cycles. PCR reactions were performed in a volume of 25 μL for each pool. After the PCR reaction, 10 μL of PCR product from each pool was run on an agarose gel to confirm the amplified DNA.
eachE.coliandS.entericaChromosomal DNA samples are analyzed by gel electrophoresis for the presence of chromosomal DNA and eachE.coli K12 orSalmonella entericaUsing oligonucleotides based on LT2,E.coliOrS.enterica By PCR amplification of the mdh gene [Boyd et al. (1994) "Escherichia coli andSalmonella entericaThe molecular genetic basis of allelic polymorphism in maleate dehydrogenase (mdh) in the natural population of Proc. Nat. Acad. Sci. USA 91: 1280-1284]. Chromosomal DNA samples from other bacteria were only confirmed by chromosomal DNA gel electrophoresis.
A.E.coli Primer based on O16 O antigen gene cluster sequence
E.coli The O16 O antigen gene cluster is the only typical one that was well sequenced prior to 0111 sequencing.E.coli O antigen gene cluster, which we chose for hypothetical testing. A pair of primers for each geneE.coliChromosomal DNA pools 2-20, 30, and 43 were tested. Primers, annealing temperatures, and functional information for each gene are listed in Table 4.
For 5 pathway genes, there were 17/21, 13/21, 0/21, 0/21, 0/21 positive pools for rmlB, rmlD, rmlA, rmlC, and glf, respectively (Table 4). tested for wzx, wzy, and three transferase genesE.coliThere were no positives among the 21 pools of chromosomal DNA (Table 4). In each case, number 44 pool gave a positive result.
B.E.coli Primer based on O111 O antigen gene cluster sequence
1-4 primer pairs for each of the O111 transferase, wzx and wzy genesE.coliChromosomal DNA pools 1-21 were tested (Table 5). For wbdH, four primer pairs that bind to various regions of this gene were tested and tested.E.coliIn any of those 21 pools of chromosomal DNA, there was no amplified DNA of the correct size, so it was found to be specific for O111. Three pairs of primers were tested for wbdM and they were all specific, but primer number 985 / number 986 produced the wrong sized band from one pool. Three primer pairs for wzx were tested and all were specific. Two primer pairs were tested for wzy and both were specific, but number 980 / number 983 gave the wrong size band in all pools. One primer pair was tested for wbdL and found to be non-specific and therefore no further testing was performed. Thus, wzx, wzy, and two of the three transferases are very specific for O111. The wrong size band found in the amplified DNA isE.coliIt is presumed to be due to accidental hybridization of genes that are widely present in Primers, annealing temperatures, and positions for each gene are in (Table 5).
0111 assay expresses O antigenYersiniapseudotuberculosis,Shigellaboydii,andSalmonellaentericaThis was also done using a pool containing DNA from the strain (Table 5A). None of the oligonucleotides derived from wbdH, wzx, wzy, or wbdM gave these pools and DNA amplified to the correct size. In particular, pool number 25 isE.coli Has the same O antigen as 0111S.enterica Contains Adelaide: This pool does not give a positive PCR result for any of the primers tested, indicating that these genesE.coli It is very specific for O111.
Each of the 12 pairs that bind to wbdH, wzx, wzy, and wbdM produces a pool containing O111 DNA (pool numbers 22-24) and the expected band. Since pools 22-24 contained DNA + 0111 strain DNA from all strains present in pool 21 (Table 2), we found that all 12 pairs of primers were each of 3 unrelated 0111 strains. It was concluded that a positive PCR test was given, but no positive PCR test was given with any other strain tested. Therefore, these genes areE.coli It is very specific for 0111.
C.E.coli Primer based on O157 O antigen gene cluster sequence
Two or three primer pairs of the O157 transferase, wzx and wzy genes are assigned to pools 1-19, 29, and 30.E.coliTested against chromosomal DNA (Table 6). For wbdN, three primer pairs that bind to various regions of this gene were tested and testedE.coliSince no DNA was amplified in any of these 21 pools of chromosomes, it was found to be specific for O157. Three primer pairs for wbdO were tested and these were all specific, but number 1211 / number 1212 produced two or three bands of the wrong size from all pools. Three primer pairs were tested for wbdP, all of which were specific. Two primer pairs were tested for wbdR and these were all specific. For wzy, three primer pairs were tested and all were specific, but primer pair number 1203 / number 1204 produced one or three bands of the wrong size in each pool. For wzx, two primer pairs were tested and both were specific, but primer pair number 1217 / number 1218 was wrong for two bands of the wrong size in two pools and in seven pools One band of size was generated. The wrong size band found in the amplified DNA isE.coliIt is presumed to be caused by accidental hybridization of genes that are widely present. Primers, annealing temperatures, and functional information for each gene are in Table 6.
0157 assay expressing O antigenYersiniapseudotuberculosis,Shigellaboydii,Yersiniaenterocolitica 09,BrucellaabortusandSalmonellaentericaPools 37-42 containing DNA from the strain were used. Primer pair number 1203 / number 1204Y.enterocolitica 09 and any of the oligonucleotides derived from wbdN, wzy, wbdO, wzx, wbdP, or wbdR, except that one band was the same size as the DNA from the positive control. Did not react specifically with these pools. Primer pair number 1203 / number 1204 binds to wzy. The predicted secondary structure of the Wzy protein is similar overall, but the similarity at the amino acid or DNA level between the sequenced wzy genes is very low. Therefore,Y.enterocolitica O9E.coli It is thought to have a wzy gene closely related to the w157 gene of O157. This band is composed of two other wzy primer pairs (number 1205 / number 1206 and number 1207 / number 1208)Y.enterocolitica Since no band was produced with 09, it may be caused by accidental hybridization of another gene. In particular, pool number 37 isE.coli Has the same O antigen as O157S.enterica Including Landau, pools 38 and 39E.coli Serologically cross-reacts with O157B.abortusandY.enterocolitica Including 09. This result shows that these genes are one primer pairY.enterocolitica Although it may have cross-reacted with 09, it is very specific for O157.
Each of the 16 pairs that bind to wbdN, wzx, wzy, wbdO, wbdP, and wbdR produce a band of the expected size as a pool containing O157 DNA (pool numbers 31-36). Since pool 29 contained DNA from all strains present in pools 31-36 in addition to O157 strain DNA (Table 3), we found that all 16 primer pairs were 5 It was concluded that a positive PCR test was given with each of the relevant O157 strains.
Thus, PCR using primers based on the genes wbdN, wzy, wbdO, wzx, wbdP, and wbdR isE.coli It is very specific for O157 and gives positive results with each of the six unrelated O157 strains, but only one primer pairE.coli One of three strains with O antigen known to serologically cross-react with O157 gave a band of the expected size.
D.Salmonella entericaPrimers based on serotype C2 and B O antigen gene cluster sequences
We also haveS.enterica PCR was performed using primers for the C2, and B serogroup transferase, wzx, and wzy genes (Tables 7-9). The nucleotide sequences of the C2 and B 2 O antigen gene clusters are listed as SEQ ID NO: 3 (FIG. 9) and SEQ ID NO: 4 (FIG. 10), respectively.Salmonella entericaChromosomal DNA from all 46 serotypes (Table 9) was isolated using the Promega gene isolation kit, creating 7 pools of 4-8 samples per pool.Salmonella entericaSerotype B or C2 DNA was omitted from the pool for testing each of the 46 serotype primers, but was added to a pool containing 6 other samples for use as a positive control and the pool Number 8 was given.
PCR reactions were performed under the following conditions: denaturation, 94 ° C./30 seconds; annealing, various temperatures (see below) / 30 seconds; extension, 72 ° C./1 minute; 30 cycles. PCR reactions were performed in a volume of 25 μL for each pool. After the PCR reaction, 10 μL of PCR product from each pool was run on an agarose gel to confirm the amplified DNA. For pools giving the correct size band, PCR was repeated using individual chromosomal samples of the pool and run on an agarose gel to check for amplified DNA from each sample.
Salmonella entericaThe serotype BO antigen gene cluster (from the LT2 strain) is the first fully sequenced O antigen gene, and the function of each gene has been experimentally identified [Jiang, XM, Neal, B., Santiago , F., Lee, SJ, Romana, LK, and Reeves, PR (1991), “Structure and sequence of the rfb (O antigen) gene cluster of Salmonella serovar typhimurium (LT2 strain)” Mol. Microbiol. 5 (3), 695-713; Liu, D., Cole, R., and Reeves, PR (1996) "O-antigen processing function for Wzx (Rfbx): a promising candidate for O-unit flippase", 178 (7), 2102 Liu, D., Haase, AM, Lindqvist, L., Lindberg, AA, and Reeves, PR (1993), "O-antigen biosynthesis glycosyltransferases in S. enterica: groups B, C2, and E1. Identification and characterization of transferase genes "J. Bacteriol., 175, 3408-3413; Liu, D., Lindquist, L., and R eeves PR (1995), "Transferases for O-antigen biosynthesis in Salmonella enterica: group B and C2 dideoxyhexosyltransferases, and group C2 acetyltransferases" J. Bacterio1, 177, 4084-4088; Romana, LK Santiago, FS, and Reeves, PR (1991) "High level expression and purification of d-thymidine-diphospho-D-glucose 4,6 dehydrase (rfbB) from Salmonella serovar typhimurium LT2" BBRC, 174, 846-852] . One primer pair for each of the pathway genes and wbaPSalmonella entericaTested against a pool of DNA, two to three primer pairs for each of the other transferase and wzx genes were also tested. See Table 8 for a list of primer and functional information for each gene, and the annealing temperature of the PCR reaction for each primer pair.
For the pathway genes of group B LT2 strains, rm1B, rm1D, rm1A, rm1C, ddhD, ddhA, ddhB, ddhC, abe, manC, and manB are 19/45, 14/45, 15/45, 12/45, respectively. 6/45, 6/45, 6/45, 6/45, 1/45, 9/45, 8/45 were positive (Table 9).
For the LT2 wzx gene, we used three primer pairs, each giving a 1/45 positive. For the four transferase genes we used a total of nine primer pairs. Two primer pairs for wbaV gave 2/90 positives. For three primer pairs of wbaN, 11/135 gave positive results. For wbaP primer pairs, 10/45 gave positive results (Table 9).
Experimental data show that all 45 oligonucleotides derived from wzx and wbaV group BO antigen genes except for O group 67.Salmonella entericaAmong the O antigen groups, it is specific for the group BO antigen.Salmonella entericaOligonucleotides from group B wbaN and wbaU genes detected group B O antigen and also produced positive results with groups A, D1, and D3. WbaU encodes a transferase for mannose α (1-4) mannose binding and is expressed in groups A, B, D1, while wbaN encodes a transferase for rhamnose α (1-3) galactose binding, Present in Groups A, B, D1, D2, D3, and E1. This explains the positive results with group B wbaU and wbaN genes. Group E and D2 wbaN genes have significant sequence differences from that of group A, B, D1, and D3 wbaN genes, which is a positive result with groups B, D1, and D3 only Will be explained.
derived from wzx and transferase genesSalmonella entericaB primer isSalmonella entericaProduced positive results with 067. The inventors haveSalmonella enterica067 was found to have all the genes of the group BO antigen group. There are several possible explanations for this finding, the gene cluster does not function due to mutation, and the antigenicity of group 067 is due to another antigen or modified after synthesis, This includes the possibility that its antigenicity is altered. therefore,Salmonella enterica067 in PCR diagnostic assaysSalmonella entericaRated as group B. But,Salmonella enterica067 is a rare O antigen and only one of the 2324 known subtypes (serovar Crossness) has only the 067 serotype [Popoff MY et al. (1992)Salmonella entericaSubtype Antigen Prescription "6th revised edition,Salmonella entericaThis is almost important because the WHO Collaborative Research Center for Reference and Research, Pasteur Paris-France Institute], and the blood group subtypes were isolated once [M. Propoff's personal communication] Not.
derived from wbaPSalmonella entericaB primers reacted with groups A, C2, D1, D2, D3, E1, 54, 55, 67, and E4 O antigen groups. WbaP encodes a galactosyltransferase that initiates O-unit synthesis by transfer of galactose phosphate to a lipid carrier, undecaprenol phosphate. This reaction is common to the synthesis of several O antigens. Since wbaP does not create a bond within the O antigen, it is itself distinguished from other transferases of the invention.
We also tested 20 primer pairs for the serotype C2 wzx, wzy, and 5 transferase genes and found no positives in all 7 pools (Table 7). .
Groups A, B, D1, D2, D3, C2, and E1 generally share many genes. Some of these genes occur with more than one sequence, where each specific sequence is named for one of the serogroups from which it occurs. The distribution of these sequence specificities is shown in Table 10. The inventors haveSalmonella entericaAligns the nucleotide sequences of the wzy, wzx genes, and transferase genesSalmonellaentericaSpecific combinations of nucleic acid molecules that could be used to specifically detect and identify groups A, B, D1, D2, D3, C2, and E1 were determined (Table 10). The result is that many O antigen groups can be detected and identified using a single specific nucleic acid molecule, while other groups, especially D2 and E1, and A and D1 are derived from a combination of genes. Indicates that a panel of nucleic acid molecules is required.
In conducting the methods of the present invention for testing specific sample types, including food, patient, and fecal samples, the samples are routinely used in preparing such samples for DNA-based testing. It should be understood that it is prepared by routine techniques.
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Sequence listing
(1) General information
(I) Applicants: Reeves, Peter Earl One, Lee
(Ii) Title of invention: Bacterial antigen-specific nucleic acid molecule and use thereof
(Iii) Number of sequences: 4
(Iv) Address
(A) Address: Thomas Gumray
(B) Town: 168 Walker Street
(C) City: North Sydney
(D) State: New South Wales
(E) Country: Australia
(F) Postal code: 2068
(V) Computer reading form
(A) Medium: Floppy disk
(B) Computer: IBM PC compatible
(C) Operation system: PC-DOS / MS-DOS
(D) Software: Patent In Release # 1.0, Version # 1.30
(Vi) Application data
(A) Application number
(B) Application date
(C) Classification
(Viii) Agent
(A) Name: Gumlei, Thomas P
(Ix) Communication information
(A) Phone number: 99575944
(B) FAX number: 99576288
(2) Information of SEQ ID NO: 1
(I) Sequence characteristics
(A) Sequence length: 14516 base pairs
(B) Sequence type: nucleic acid
(C) Number of chains: single chain
(D) Topology: Linear
(Ii) Sequence type: DNA
(Iii) Hypotactical sequence: NO
(Iv) Antisense: YES
(V) Origin:
(A) Organism name: E. coli
(Ix) Sequence: SEQ ID NO: 1
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(2) Information of SEQ ID NO: 2
(I) Sequence characteristics
(A) Sequence length: 14024 base pairs
(B) Sequence type: nucleic acid
(C) Number of strands: double strand
(D) Topology: Linear
(Ii) Sequence type: DNA
(Iii) Hypotactical sequence: NO
(Iv) Antisense: YES
(V) Origin:
(A) Organism name: E. coli
(Vi) Note The first 19 base pairs are from the primers used for long PCR.
(Ix) Sequence: SEQ ID NO: 2
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(2) Information of SEQ ID NO: 3
(I) Sequence characteristics
(A) Sequence length: 12441 base pairs
(B) Sequence type: nucleic acid
(C) Number of strands: double strand
(D) Topology: Linear
(Ii) Sequence type: DNA (genomic)
(Iv) Antisense: YES
(V) Origin:
(A) Organism name: Salmonella enterica subtype muenchen serogroup CC2
(Ix) Sequence: SEQ ID NO: 3
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(2) Information of SEQ ID NO: 4
(I) Sequence characteristics
(A) Sequence length: 22080 base pairs
(B) Sequence type: nucleic acid
(C) Number of strands: double strand
(D) Topology: Linear
(Ii) Sequence type: DNA (genomic)
(Iv) Antisense: YES
(V) Origin:
(A) Organism name: Salmonella enterica subtype typhilium (serum group B)
(Ix) Sequence: SEQ ID NO: 4
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Claims (12)

細菌性の血清型がO111である大腸菌が、試料中に存在するかを試験するための方法。
ここで、当該血清型の大腸菌は多糖O抗原を発現しており、当該方法は以下の工程を含む:
(a)試験すべき試料を提供する工程、
(b)少なくとも一つのオリゴヌクレオチド分子を提供する工程、
ここで、当該オリゴヌクレオチド分子は、特異的な条件を用いた場合に、以下からなる群から選択される核酸配列の少なくとも一つとハイブリッド形成する:
wbdH(ヌクレオチド位置739から1932;配列番号1)、
wzy(ヌクレオチド位置9901から10953;配列番号1)、及び
wbdM(ヌクレオチド位置11821から12945;配列番号1)、
若しくは、以下からなる群から選択される核酸配列に相補的な核酸配列の少なくとも一つとハイブリッド形成する:
wbdH(ヌクレオチド位置739から1932;配列番号1)、
wzy(ヌクレオチド位置9901から10953;配列番号1)、及び
wbdM(ヌクレオチド位置11821から12945;配列番号1)、
(c)前記少なくとも一つのオリゴヌクレオチド分子と前記試料中に存在する前記核酸配列とが、前記の特異的な条件の下でハイブリッド形成できるように、当該試料を当該オリゴヌクレオチド分子と接触させる工程、及び、
(d)ハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出する工程:
ここで、当該ハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子の検出は前記試料中の前記大腸菌の存在を示す
A method for testing whether E. coli having a bacterial serotype of O111 is present in a sample.
Here, the serotype of E. coli expresses the polysaccharide O antigen, and the method includes the following steps:
(A) providing a sample to be tested;
(B) providing at least one oligonucleotide molecule;
Wherein the oligonucleotide molecule hybridizes with at least one of the nucleic acid sequences selected from the group consisting of:
wbdH (nucleotide positions 739 to 1932; SEQ ID NO: 1),
wzy (nucleotide positions 9901 to 10953; SEQ ID NO: 1), and
wbdM (nucleotide positions 11821 to 12945; SEQ ID NO: 1),
Alternatively, hybridizes with at least one nucleic acid sequence complementary to a nucleic acid sequence selected from the group consisting of:
wbdH (nucleotide positions 739 to 1932; SEQ ID NO: 1),
wzy (nucleotide positions 9901 to 10953; SEQ ID NO: 1), and
wbdM (nucleotide positions 11821 to 12945; SEQ ID NO: 1),
(C) contacting the sample with the oligonucleotide molecule so that the at least one oligonucleotide molecule and the nucleic acid sequence present in the sample can hybridize under the specific conditions; as well as,
(D) detecting the hybridized oligonucleotide molecule:
Here, detection of the hybridized oligonucleotide molecule indicates the presence of the E. coli in the sample.
前記工程(b)において一対のオリゴヌクレオチド分子を提供し、当該一対のオリゴヌクレオチド分子のうち少なくとも一つが前記核酸配列の少なくとも一つとハイブリッド形成する、請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein in the step (b), a pair of oligonucleotide molecules is provided, and at least one of the pair of oligonucleotide molecules hybridizes with at least one of the nucleic acid sequences. 前記一対のオリゴヌクレオチド分子が、ポリメラーゼ連鎖反応の一対のプライマーである、請求項2に記載の方法。3. The method of claim 2, wherein the pair of oligonucleotide molecules is a pair of primers for a polymerase chain reaction. 前記少なくとも一つのオリゴヌクレオチド分子が、以下からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
位置739から757;配列番号1、
位置925から942;配列番号1、
位置1165から1182;配列番号1、
位置9976から9996;配列番号1、
位置10113から10130;配列番号1、
位置11821から11844;配列番号1、
位置12042から10259;配列番号1、
位置12258から12275;配列番号1、
位置1941から1924;配列番号1、
位置1731から1714;配列番号1、
位置1347から1330;配列番号1、
位置10827から10807;配列番号1、
位置10484から10467;配列番号1、
位置12945から12924;配列番号1、
位置12447から12430;配列番号1、及び
位置12698から12681;配列番号1。
The method of claim 1, wherein the at least one oligonucleotide molecule is selected from the group consisting of:
Positions 739 to 757; SEQ ID NO: 1
Position 925 to 942; SEQ ID NO: 1,
Positions 1165 to 1182; SEQ ID NO: 1
Position 9976-9996; SEQ ID NO: 1,
Positions 10113 to 10130; SEQ ID NO: 1,
Positions 11821-11844; SEQ ID NO: 1
Position 12042-10259; SEQ ID NO: 1
Positions 12258-12275; SEQ ID NO: 1
Positions 1941-1924; SEQ ID NO: 1
Positions 1731 to 1714; SEQ ID NO: 1
Positions 1347 to 1330; SEQ ID NO: 1,
Position 10827-10807; SEQ ID NO: 1
Positions 10484 to 10467; SEQ ID NO: 1,
Position 12945-12924; SEQ ID NO: 1
Positions 12447 to 12430; SEQ ID NO: 1 and positions 12698 to 12681; SEQ ID NO: 1.
以下の2つの工程の両方をさらに含む、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
(e)前記試料をさらに少なくとも一つ又は一対のオリゴヌクレオチド分子に接触させる工程:
ここで、当該オリゴヌクレオチド分子は、特異的な条件の下で少なくとも一つの糖経路遺伝子の核酸配列と特異的にハイブリッド形成することができるものであり、当該糖経路遺伝子は、細菌性の血清型がO111であり多糖O抗原を発現する大腸菌のものである
(f)特異的にハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子を検出する工程
The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising both of the following two steps.
(E) further contacting the sample with at least one or a pair of oligonucleotide molecules:
Here, the oligonucleotide molecule is capable of specifically hybridizing with a nucleic acid sequence of at least one sugar pathway gene under specific conditions, and the sugar pathway gene is a bacterial serotype. (F) a step of detecting a specifically hybridized oligonucleotide molecule wherein E. coli is O111 and expresses a polysaccharide O antigen.
前記ハイブリッド形成したオリゴヌクレオチド分子が、サザンブロット解析により検出される、請求項1から5のいずれかに記載の方法。6. The method according to any of claims 1 to 5, wherein the hybridized oligonucleotide molecule is detected by Southern blot analysis. ポリメラーゼ連鎖反応を用いて行われる、請求項3に記載の方法。4. The method according to claim 3, wherein the method is performed using a polymerase chain reaction. 前記試料が食物由来の試料である、請求項1から7のいずれかに記載の方法。The method according to claim 1, wherein the sample is a food-derived sample. 前記試料が糞便由来の試料である、請求項1から7のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the sample is a sample derived from stool. 前記試料が患者由来の試料である、請求項1から7のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the sample is a sample derived from a patient. 細菌性の血清型がO111であり多糖O抗原を発現する大腸菌が、試料中に存在するかを試験するためのキット。
ここで、当該キットは以下のものを含む;
(a)少なくとも一つのオリゴヌクレオチド分子:
当該オリゴヌクレオチド分子は、特異的な条件を用いた場合に、以下からなる群から選択される核酸配列の少なくとも一つとハイブリッド形成する:
wbdH(ヌクレオチド位置739から1932;配列番号1)、
wzy(ヌクレオチド位置9901から10953;配列番号1)、及び
wbdM(ヌクレオチド位置11821から12945;配列番号1)、
若しくは、以下からなる群から選択される核酸配列に相補的な核酸配列の少なくとも一つとハイブリッド形成する:
wbdH(ヌクレオチド位置739から1932;配列番号1)、
wzy(ヌクレオチド位置9901から10953;配列番号1)、及び
wbdM(ヌクレオチド位置11821から12945;配列番号1)、
(b)当該オリゴヌクレオチドが上記核酸配列とハイブリッド形成するために必要な試薬、及び
(c)当該キットの使用説明書
A kit for testing whether Escherichia coli having a bacterial serotype of O111 and expressing a polysaccharide O antigen is present in a sample.
Where the kit includes:
(A) at least one oligonucleotide molecule:
The oligonucleotide molecule hybridizes to at least one of the nucleic acid sequences selected from the group consisting of when using specific conditions:
wbdH (nucleotide positions 739 to 1932; SEQ ID NO: 1),
wzy (nucleotide positions 9901 to 10953; SEQ ID NO: 1), and
wbdM (nucleotide positions 11821 to 12945; SEQ ID NO: 1),
Alternatively, hybridizes with at least one nucleic acid sequence complementary to a nucleic acid sequence selected from the group consisting of:
wbdH (nucleotide positions 739 to 1932; SEQ ID NO: 1),
wzy (nucleotide positions 9901 to 10953; SEQ ID NO: 1), and
wbdM (nucleotide positions 11821 to 12945; SEQ ID NO: 1),
(B) Reagents necessary for the oligonucleotide to hybridize with the nucleic acid sequence, and (c) Instructions for use of the kit
さらに第二のオリゴヌクレオチド分子を含む、請求項11に記載のキット。ここで、当該オリゴヌクレオチド分子は特異的な条件の下で少なくとも一つの糖経路遺伝子の核酸配列と特異的にハイブリッド形成することができるものであり、当該糖経路遺伝子は、細菌性の血清型がO111であり多糖O抗原を発現する大腸菌のものである12. The kit according to claim 11, further comprising a second oligonucleotide molecule. Here, the oligonucleotide molecule is capable of specifically hybridizing with a nucleic acid sequence of at least one sugar pathway gene under specific conditions, and the sugar pathway gene has a bacterial serotype. O111 which is E. coli expressing polysaccharide O antigen
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